[發(fā)明專(zhuān)利]鋰離子電池復(fù)合負(fù)極材料三氧化二釩/石墨烯及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810594193.6
• 申請(qǐng)日: 2018-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108598444B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭俊超;肖彬;湯林波;安長(zhǎng)勝;賀振江
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/48;H01M4/583;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙星耀專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43205
• 代理人: 陸僖;寧星耀

鋰離子電池復(fù)合負(fù)極材料三氧化二釩/石墨烯及制備方法，所述三氧化二釩/石墨烯由以下方法制成：（1）將釩源加入氧化溶劑中，加熱并持續(xù)攪拌，直至溶解，得溶液A；（2）將氧化石墨烯加入溶液A中，然后超聲至氧化石墨烯分散均勻，得液體B；（3）加熱，進(jìn)行水熱反應(yīng)，洗滌，離心，干燥，得前驅(qū)體；（4）在還原氣氛下進(jìn)行熱處理，即成。本發(fā)明鋰離子電池復(fù)合負(fù)極材料三氧化二釩/石墨烯中，三氧化二釩為粒徑100～200nm的納米顆粒錨定在石墨烯表層，三氧化二釩為純相；用其組裝的鋰離子電池具有很高的比容量以及極好的循環(huán)穩(wěn)定性，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，成本低，可控性強(qiáng)，重復(fù)性好，適宜于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池復(fù)合負(fù)極材料及制備方法，具體涉及一種鋰離子電池復(fù)合負(fù)極材料三氧化二釩/石墨烯及制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為高效的儲(chǔ)能器件，已經(jīng)被應(yīng)用到許多小型的便攜式器件（如：手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦等）、電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)以及航空、航天等多種領(lǐng)域，并向智能電網(wǎng)和可再生能源大規(guī)模儲(chǔ)能體系擴(kuò)展。然而隨著人們對(duì)鋰離子電池需求的日益増長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)低成本、高容量的鋰離子電池體系迫在眉睫。由于鋰離子電池中的能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換均發(fā)生在正負(fù)極材料內(nèi)，所以只有研制出具有穩(wěn)定脫/嵌能力的電極材料，才能從根本上提高并改善鋰離子電池的性能，尤其對(duì)動(dòng)力型及混合動(dòng)力型鋰離子電池的研發(fā)具有十分重要的意義，從而實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的實(shí)用性突破。

V₂O₃由于成本低、儲(chǔ)量豐富，對(duì)環(huán)境友好，較低的放電電壓以及高理論容量等特點(diǎn)，已被廣泛的應(yīng)用于鋰離子電池、鈉離子電池、超級(jí)電容器等電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域。V₂O₃具有豐富的價(jià)態(tài)變化以及特殊的層狀結(jié)構(gòu)，因而相對(duì)于其它非貴金屬、過(guò)渡金屬氧化物，具有更高的電荷儲(chǔ)存能力。然而，V₂O₃材料也存在著一定的缺陷：雖然納米態(tài)的V₂O₃材料具有較高的比表面積，這有利于提高材料的電化學(xué)性能，但是，納米態(tài)的V₂O₃材料容易團(tuán)聚且導(dǎo)電性較差，不利于工業(yè)化應(yīng)用。同時(shí)，在電化學(xué)循環(huán)過(guò)程中容易受到鋰離子脫嵌過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力而造成結(jié)構(gòu)破壞。

CN 104009215 A和CN 107916066 A中公開(kāi)了二氧化釩/石墨烯復(fù)合物的制備與研究，利用了石墨烯對(duì)二氧化釩的導(dǎo)電性進(jìn)行了改善，雖然能一定程度的抑制材料在充放電過(guò)程中的體積膨脹，但是，由于石墨烯對(duì)材料的包覆并不完全，無(wú)法完美發(fā)揮石墨烯對(duì)材料體積膨脹的抑制作用。

CN 107658454 A公開(kāi)了鈉離子電池負(fù)極材料二硒化釩/石墨烯納米片及制備方法，其中的石墨烯雖然對(duì)二硒化釩有著較好的包覆，但是，由于水熱過(guò)程中形成的顆粒較大，無(wú)法較好的發(fā)揮納米顆粒良好的儲(chǔ)鋰、儲(chǔ)鈉性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種所得三氧化二釩/石墨烯中無(wú)雜相，操作簡(jiǎn)便，成本低，可控性強(qiáng)，重復(fù)性好，適宜于工業(yè)化生產(chǎn)，用其組裝的鋰離子電池比容量高，循環(huán)穩(wěn)定性好的鋰離子電池復(fù)合負(fù)極材料三氧化二釩/石墨烯及制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：鋰離子電池復(fù)合負(fù)極材料三氧化二釩/石墨烯，由以下方法制成：

（1）將釩源加入氧化溶劑中，加熱并持續(xù)攪拌，直至溶解，得溶液A；

（2）將氧化石墨烯加入步驟（1）所得溶液A中，然后超聲至氧化石墨烯分散均勻，得液體B；

（3）將步驟（2）所得液體B加熱，進(jìn)行水熱反應(yīng)，洗滌，離心，干燥，得前驅(qū)體；

（4）將步驟（3）所得前驅(qū)體在還原氣氛下進(jìn)行熱處理，得鋰離子電池復(fù)合負(fù)極材料三氧化二釩/石墨烯。