[發明專利]一種多孔碳納米纖維包覆V2

在審

• 申請號: 202110100812.3
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112786861A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 張訓海
• 申請（專利權）人: 重慶十九分科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及鋰離子電池技術領域，且公開了一種多孔碳納米纖維包覆V₂O₅的負極活性材料，以多孔碳納米纖維作為生長位點，在過氧化氫水熱體系中，原位生成V₂O₅空心微球，得到多孔碳納米纖維包覆V₂O₅的負極活性材料，V₂O₅空心微球具有良好的結構穩定性和更高的比表面積，同時多孔碳納米纖維包覆下，在V₂O₅空心微球外側形成導電網絡和離子傳輸路徑，顯著提高了負極材料的倍率性能和實際比容量，同時多孔碳納米纖維有利于緩解V₂O₅空心微球的體積膨脹現象，避免了負極材料的基體損耗和分解，減緩了比容量的快速衰減，使多孔碳納米纖維包覆V₂O₅的負極活性材料具有更高的比容量、倍率性能和循環穩定性。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體為一種多孔碳納米纖維包覆V₂O₅的負極活性材料的制法及應用。

背景技術

隨著煤、石油等化石燃料大量燃燒，引起了嚴重環境污染問題和且能源枯竭問題，因此需要尋找新型高效的清潔能源，解決能源短缺和環境污染的問題，鋰離子電池、燃料電池等具有能量密度高、循環性能穩定等優點，在便攜式電子設備、電動汽車和儲能電網的具有重要的應用，但是商業化的鋰離子電池的負極為石墨負極，但是石墨的理論比容量較低，阻礙了鋰離子電池的發展和應用。

其中釩基金屬氧化物如V₂O₃、V₂O₅等具有很高的理論比容量，并且儲量豐富，廉價易得，是一種極具發展其中的鋰離子電池負極活性材料，但是V₂O₅的導電性能較差，鋰離子擴散系數較差，不利于負極材料的倍率性能，并且V₂O₅在持續的鋰離子脫嵌過程中，體積容易發生膨脹變化，導致容量快速衰減，嚴重影響了負極材料的循環穩定性，因此開發比容量高、倍率性能好、循環性能優越的V₂O₅負極活性材料成為研究熱點。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種多孔碳納米纖維包覆V₂O₅的負極活性材料的制法及應用，解決了V₂O₅負極材料的倍率性能和循環穩定性較差的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種多孔碳納米纖維包覆V₂O₅的負極活性材料，所述多孔碳納米纖維包覆V₂O₅的負極活性材料的制法如下所示：

(1)向反應瓶中加入去離子水和醋酸乙烯酯-聚丙烯腈復合纖維，滴加氫氧化鉀調節溶液pH至11-12，進行水解反應，過濾溶劑，去離子水洗滌至中性，得到含羥基聚丙烯腈復合纖維。

(2)向反應瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶劑、含羥基聚丙烯腈復合纖維和O,O-二甲基磷酰氯，進行磷酸酯化反應，置于冰水浴中冷卻，加入甲醇進行沉淀，過濾溶劑，去離子水洗滌，得到磷酸酯化聚丙烯腈復合纖維。

(3)將磷酸酯化聚丙烯腈復合纖維置于氣氛爐中預碳化，得到碳納米纖維前驅體。

(4)將碳納米纖維前驅體和氫氧化鉀混合均勻，置于氣氛爐中致孔碳化，蒸餾水洗滌碳化產物，得到多孔碳納米纖維。