噴霧干燥機在新能源釩基材料制備中應用

釩基材料是以釩元素為主要成分或核心組成部分的一類材料，釩基材料包含多種化合物，還有氮化釩（VN）、碳化釩（VC）等化合物。此外，還有以釩為主要合金元素的釩基合金。

性能特點

高比容量：具有多價離子反應機制，能實現較高的比容量，例如在儲能領域作為電極材料時，理論比容量較高。

氧化還原特性：釩元素具有多種氧化態（從 +2 到 +5），這使得釩基材料在不同的化學反應和應用場景中能夠表現出豐富的氧化還原行為，可作為催化劑或參與電化學反應等。

良好的機械性能：一些釩基合金具有高強度、高硬度、良好的韌性和抗疲勞性能，同時具備較好的抗蠕變性能，能在高溫下保持穩定的力學性能。

特殊的物理性質：部分釩基材料具有特殊的物理性質，如二氧化釩在一定溫度下會發生金屬 - 絕緣體轉變，導致其電學、光學等性質發生突變，這種特性可應用于智能窗、傳感器等領域。

能源領域：在鋰離子電池、水系鋅離子電池等儲能電池中作為正極材料，具有較高的能量密度和較好的充放電性能；此外，還可用于制備釩氧化還原液流電池，用于大規模儲能。

鋰離子電池領域

存在問題：釩基化合物作為鋰離子電池正極材料具有比容量高、導電性好、價格低廉等優點，但大多數釩基化合物電池循環性能并不理想，這是由于鋰離子頻繁的嵌入和脫嵌導致其層狀結構塌陷。

研究方向：以釩基化合物層狀結構為主要研究對象，通過在釩基化合物相鄰釩氧層之間引入起支撐作用的結構單元，獲得兼具二維結構和結構支撐作用雙重特點的新型釩基化合物正極材料，以有效抑制充放電過程中存在的層狀結構塌陷，提高電池的循環穩定性。

水系鋅金屬電池領域

存在問題：鋅離子與五氧化二釩之間的強靜電相互作用限制了鋅離子的擴散動力學，并且鋅離子的反復脫嵌會導致結構坍塌和容量的快速衰減。同時，釩基材料的實際應用受到缺乏高效且高產率合成方法的限制，以往的制備方法存在能耗高、設備要求高、合成時間長以及對溶液 pH 值敏感等問題。

研究方向：一方面探索新的合成方法，如云南大學王毓德教授團隊提出的溫和、低成本和高產率的 CaV6O16?2.7H2O 合成方法，通過簡單的油浴法將反應物在 90°C 下加熱 6 小時，每批可獲得 42.8g 的純相 CaVO，產率高達 98.8%。另一方面，通過材料結構設計來改善性能，如河北大學朱前程博士等人通過合成大約 3 個原子層的類石墨烯氧化釩（GAVOH），使其能夠實現超過 700mAh/g 的高容量，且 GAVOH - CNTs 復合凝膠可大規模制備，彌補了單獨 GAVOH 穩定性不足的缺陷。

噴霧干燥機在釩基材料制備中具有重要應用，主要體現在以下方面：

制備釩基電極材料：噴霧干燥法對于制備球狀微粒非常有優勢，可用來制備磷酸釩鈉（Na?V?(PO?)?，NVP）微球等釩基電極材料。如 Xu 等通過噴霧干燥策略構建了多孔空心球結構的石墨烯與 NVP 復合材料（NVP/rGO HSs）。該方法制備電極材料具有前驅體原子級均勻分布、化學計量比可精確控制、干燥過程迅速節省時間等優點。

實現均勻摻雜或復合：類似于在其他材料中的應用，在釩基材料制備中，可通過噴霧干燥將一些添加劑或其他功能性材料與釩基前驅體均勻混合。例如，將納米 Al?O?與釩基前驅體通過噴霧干燥均勻混合，經過后續處理后，Al?O?層可均勻分布在釩基材料表面，起到隔絕電解液、穩定結構等作用。

噴霧干燥是以單一工序將溶液、乳濁液、懸浮液和漿狀物料瞬間干燥成粉狀或顆粒狀產品。工藝過程簡單、干燥溫和特別適合熱敏性物料，還可以快速工業化放大生產。那艾實驗儀器的試驗中心配備了6臺功能各異的噴霧干燥造粒試驗機以及專業的試驗人員，能基本滿足客戶在粉體樣品的制取及干燥特性的確認等方面的需求，為噴霧干燥工藝研究提供可靠的依據。誠摯歡迎廣大新老客戶前來試驗、洽談。