[發(fā)明專利]一種用于鋰離子電池負(fù)極的Cu2V2O7?石墨烯復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610008265.5
• 申請(qǐng)日: 2016-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN105576206B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃劍鋒;王勇;盧靖;張亞賓;賈娜;程龍;曹麗云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/48;H01M10/0525
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 安彥彥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池的電極材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，具體涉及一種用于鋰離子電池負(fù)極的Cu₂V₂O₇-石墨烯復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在全球經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的同時(shí)，作為主要能源的煤炭、石油天然氣等化石燃料日益枯竭，且造成的環(huán)境污染不斷加劇。為實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)新能源和清潔能源就顯得迫在眉睫。在諸多新能源技術(shù)中，鋰離子二次電池以其高能量密度、高功率密度、循環(huán)壽命長(zhǎng)和使用溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車、航空航天、便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

釩酸銅(Cu_xV_yO_z)是一種具有層狀結(jié)構(gòu)，在嵌入/脫嵌鋰離子過(guò)程中可以進(jìn)行多步還原 (Cu²⁺/Cu⁺及Cu⁺/Cu⁰)特性，被認(rèn)為是具有潛在應(yīng)用價(jià)值的鋰離子電池電極材料[Cheng F, Chen J.Transition metal vanadium oxides and vanadate materials for lithium batteries[J].Journal of Materials Chemistry,2011,21(27):9841-9848.].由于銅的多步還原性，釩酸銅能夠提供更高的能量密度。但目前對(duì)于釩酸銅的研究主要以作為正極材料的CuV₂O₆為主。如Hua Ma等以水熱合成手段制備出α-CuV₂O₆納米線。該材料直徑約100nm左右，長(zhǎng)數(shù)微米，比表面積達(dá)62m²/g；在20mA/g的電流密度下該材料首次放電容量達(dá)到為512mAh·g^-1。[Hua M,Shaoyan Z,Weiqiang J,et al.α-CuV₂O₆nanowires:hydrothermal synthesis and primary lithium battery application[J]. Journal of the American Chemical Society,2008,130(30):5361-5367.]。而Cu₂V₂O₇材料，雖然可嵌鋰數(shù)量最大，但在充放電過(guò)程中，Cu₂V₂O₇晶格會(huì)遭到徹底破壞，進(jìn)而使其循環(huán)性能變差，不適于作為正極材料。[Ilic D,Neumann D.Characterization of Cu₂V₂O₇as cathode material for lithium cells by X-ray and photoelectron spectroscopy[J].Journal of Power Sources,1993, 44(1-3):589–593.]。所以有必要通過(guò)某種方法來(lái)彌補(bǔ)此缺點(diǎn)，結(jié)合其比容量高的特點(diǎn)，使之可實(shí)際應(yīng)用于鋰離子電池電極材料中。

電極材料的性能主要取決于材料的晶體結(jié)構(gòu)、粒徑分布，形貌、孔隙率導(dǎo)電性等。石墨烯材料是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料。將之與電極材料復(fù)合可極大地改善電池性能。Jang B Z等論述了以石墨烯作為下一代高儲(chǔ)能設(shè)備的設(shè)計(jì)方法，認(rèn)為采用石墨烯作為電極材料可使單電池能量密度達(dá)到160Wh/kg。[Jang B Z,Liu C, Neff D,et al.Graphene Surface-Enabled Lithium Ion-Exchanging Cells:Next-Generation High-Power Energy Storage Devices[J].Nano Letters,2011,11(9):3785-3791]。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于鋰離子電池負(fù)極的Cu₂V₂O₇-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，該方法能夠有效地調(diào)控粉體的形貌，提升電池性能，操作方便，無(wú)需專業(yè)設(shè)備，所制得的Cu₂V₂O₇-石墨烯復(fù)合材料循環(huán)穩(wěn)定性高，可逆容量大。