[發明專利]一種采用2D/2D自組裝復合材料HNb3

有效

• 申請號: 201711146484.0
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107895787B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 熊錦華;范建明
• 申請（專利權）人: 龍巖學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/66;H01M10/0525
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 李寧

本發明公開一種采用2D/2D自組裝復合材料HNb₃O₈/RGO的鋰離子電池，將有機胺TBAOH插層HNb₃O₈、剝離制備的Nb₃O₈^?(TBA⁺)納米片膠體懸浮液和經典Hummer法制備的石墨烯氧化物納米片GO溶膠為主要原料，以一定的GO比例混合、調pH，經一步水熱得到HNb₃O₈/RGO復合物；將HNb₃O₈/RGO復合材料、聚偏氟乙烯和乙炔黑混合研磨均勻涂在銅箔上，干燥后作為負極，將金屬鋰作為參比電極和對電極，將LiClO₄/EC?DMC溶液作為電解質，在手套箱中組裝制成鋰離子電池。此方法簡單，成本廉價，能耗低，重現性好，鋰離子電池具有提高的比容量和超高循環穩定性，以及優異的倍率放電性能。

技術領域

本發明屬于能源技術領域，具體涉及一種采用2D/2D自組裝復合材料HNb₃O₈/RGO的鋰離子電池。

背景技術

隨著社會的發展，簡便、高能密度、壽命長、安全的鋰離子電池已經成為當今人類追求的理想能源存儲裝置。基于鋰離子電池儲能的基本原理，設計和開發鋰離子電池材料是提高當前鋰離子電池性能的重要手段。近來，鈮基金屬氧化物如Nb₂O₅由于具有出色的穩定性、合適的工作電壓平臺（1.0~2.0 V vs. Li⁺/Li）和較高的理論電容（200 mAh g^-1）在鋰離子電池領域具有廣泛的應用前景。層狀的HNb₃O₈是一類典型由[NbO₆]八面體通過共邊或共角組成無限延伸的二維Nb₃O₈^-平板并且Nb₃O₈^-平板通過板間H⁺連接垂直堆積而成。然而，傳統的體相HNb₃O₈由于比表面積小、較大的鋰離子傳遞路徑和差的電導率限制了Li⁺的傳輸效率，最終導致該類鋰電電極材料的電池容量及其穩定性差。因此，提高HNb₃O₈電極材料中Li⁺的遷移速率關鍵在于合理的設計電極材料的組成和結構。

發明內容

針對傳統體相HNb₃O₈比表面積小、鋰離子傳輸路徑長和差的電導率而造成的鋰離子存儲性能差的技術問題，本發明提供了一種采用2D/2D自組裝復合材料HNb₃O₈/RGO的鋰離子電池。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種采用2D/2D自組裝復合材料HNb₃O₈/RGO的鋰離子電池，將HNb₃O₈/RGO復合材料、聚偏氟乙烯和乙炔黑混合研磨均勻涂在銅箔上，待干燥后作為負極，將金屬鋰作為參比電極和對電極，將LiClO₄/EC-DMC溶液作為電解質，在手套箱中組裝制成所述鋰離子電池；

HNb₃O₈/RGO復合材料的制備方法是：有機胺TBAOH插層HNb₃O₈、剝離制備的Nb₃O₈^-(TBA⁺)納米片膠體懸浮液和經典Hummer法制備的石墨烯氧化物納米片（GO）溶膠為主要原料，以一定的GO質量百分數比例混合、攪拌均勻得混合溶液，鹽酸調節pH后，經一步水熱得到HNb₃O₈/RGO復合物。