[發(fā)明專(zhuān)利]金屬/金屬氧化物的復(fù)合物及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910076220.1
• 申請(qǐng)日: 2009-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101770868A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭玉國(guó);曹菲菲;萬(wàn)立駿
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01G9/042
• 分類(lèi)號(hào): H01G9/042;H01M4/04;H01M4/02;C01B13/14
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢;任鳳華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬/金屬氧化物的復(fù)合物及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

對(duì)于儲(chǔ)能器件來(lái)說(shuō)，電化學(xué)超級(jí)電容器具有最高功率密度，鋰離子二次電池具 有最高能量密度。目前，它們已廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子等領(lǐng)域。隨著能源、交通、信 息、國(guó)防等領(lǐng)域的高速發(fā)展，對(duì)儲(chǔ)能器件的性能提出了更高的要求，迫切需要進(jìn)一 步提高其能量密度、功率密度、壽命和安全性。但目前基于體材料的器件，已經(jīng)接 近本征極限，難以滿足新的要求。納米電極材料由于較小的尺寸，較大的比表面積， 特殊的物理化學(xué)性能，在儲(chǔ)能方面顯示了較大的優(yōu)勢(shì)，成為各國(guó)研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。

許多金屬氧化物由于具有非常高的理論容量，均可作為高性能鋰離子電池和超 級(jí)電容器的電極材料，但由于其電子導(dǎo)電性一般較差使得其優(yōu)異性能很難發(fā)揮出 來(lái)。因此，發(fā)展一種高性能、且適于大規(guī)模生產(chǎn)的復(fù)合電極材料對(duì)高性能儲(chǔ)能器件 的發(fā)展具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種金屬/金屬氧化物的復(fù)合物及其制備方法。

本發(fā)明所提供的金屬/金屬氧化物的復(fù)合物是按照包括以下步驟的方法制備的：

a)在以表面活性劑為溶質(zhì)的水溶液中分散可溶性金屬鹽得到液體A；

b)調(diào)節(jié)所述液體A的pH值為7-14，將得到的沉淀分散在極性溶劑中得到液 體B；

c)在所述液體B中分散可溶性金屬鹽得到液體C；

d)在所述液體C中加入水，得到液體D；

e)將所述液體D在50-250℃加熱2-20小時(shí)，得到金屬/金屬氧化物復(fù)合物的前 驅(qū)物；

g)將所述前驅(qū)物進(jìn)行退火處理，得到金屬/金屬氧化物的復(fù)合物。

該金屬/金屬氧化物的復(fù)合物由金屬納米顆粒和金屬氧化物復(fù)合而成。所述金屬 納米顆粒來(lái)自步驟a)中所述可溶性金屬鹽中的金屬，所述金屬氧化物是由步驟c) 中所述可溶性金屬鹽反應(yīng)得到的。

所述步驟a)中的表面活性劑可為聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化銨和聚乙烯 吡咯烷酮中的一種或其任意組合。

所述步驟a)中的可溶性金屬鹽可為下述金屬的酯鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸 鹽、氯化物和烷基化合物中的一種或其任意組合：Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、 Zn、Ag、Sn、Li、Na、K、W和Mg。

所述步驟b)中的極性溶劑具體可為乙醇；所述步驟d)中水與所述極性溶劑 的體積比為(1∶5)～(1∶50)。

所述步驟c)中的可溶性金屬鹽可為下述金屬的酯鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸 鹽、氯化物、烷基化合物中的一種或其任意組合：Ti、Ag、Fe、Ni、Mn、Co、Ru、 Cr、Ir、V和Sn。

所述步驟g)中退火處理的方法如下：從20-35℃按照1-100℃/分鐘的速率加熱 到200℃-1000℃，并保持1-10小時(shí)，然后冷卻至室溫。

為了使制備過(guò)程中金屬氧化物完全還原為金屬，所述方法還可包括在步驟g) 后，在還原氣氛中，將金屬/金屬氧化物復(fù)合物按照1-100℃/分鐘的速率加熱到200 ℃-1000℃，并保持1-10小時(shí)的步驟。所述還原氣氛可由氫氣與氬氣的混合氣、氫 氣與氮?dú)獾幕旌蠚狻⒁谎趸寂c氬氣的混合氣、一氧化碳與氮?dú)獾幕旌蠚獾忍峁?

本發(fā)明所提供的金屬/金屬氧化物的復(fù)合物中，所述金屬具體可為T(mén)i、V、Cr、 Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Sn、Li、Na、K、W和Mg中的一種或其任意組 合，所述金屬氧化物可為T(mén)iO₂、Ag₂O、Fe₂O₃、Fe₃O₄、NiO、MnO₂、MnO、CoO、 Co₃O₄、Co₂O₃、RuO₂、Cr₂O₃、IrO₂，V₂O₅和SnO₂中的一種或其任意組合。