[发明专利]一种锂离子电池用复合纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料应用技术领域，具体涉及一种锂离子电池用复合纳米材料及其制备方法。

背景技术

对纳米材料的研究是当今科学研究中一个前沿领域，也是全世界许多科学工作者研究的热点。纳米材料的神奇之处和还不为人们所识的方面更是引起了人们的广泛关注；对纳米材料进行制备的研究和应用更是目前的热点和难点，也是发展高科技的重点。

一维纳米材料是指材料的三个维度中，至少有一个维度落在1-100纳米之间的新型纳米材料，例如：纳米管、纳米线、纳米棒、纳米带等。由于一维材料与块体材料相比具有独特的物理与化学性能得到了世人的广泛关注，过去的几年中，ZnO、Sn0₂、In₂0₃、Ga₂0₃、V₂0₅、Ti0₂等过渡金属氧化物的一维纳米材料得到了广泛的研究，并在半导体制备、光催化材料制备、光电转换材料、新能源材料等诸多领域中得到了广泛的应用，在我们的生活中已经扮演者越来越重要的角色。

单晶一维材料由于具有一维材料的独特性质从而具有优良的性能，但有时单晶材料仍有其自身的缺陷，从而促使现在的研究学者进一步研究在合成一维纳米材料的基础上对其进行掺杂、包覆、改性，从而在制备一维材料的基础上可以制备出不同形貌的复合材料，这些复合材料既具有一维材料的特性，又具有掺杂物质的优点，从而扩展了一维材料的应用前景，增强了一维纳米复合材料的性能。所以合成具有独特形貌、高性能、高效率的新型一维纳米复合材料成为了研究学者们的研究热点。

锂离子电池(也称为锂离子二次电池或锂离子蓄电池)具有电压高、体积小、质量轻、能量密度大、循环性能好、无记忆效应等优点，被认为是21世纪最有应用前景的能源之一。商业化锂离子电池负极材料一般为石墨类材料或以碳为基体的材料，如石墨、碳纳米管、碳纳米线、中间相微球等。虽然碳材料在作为钾离子电池负极料中具有较好的循环性能，但是其理论容量为372mAh/g，限制了在高能量密度需求化学电源中应用。如电动汽车等领域要求的动力型电池必须具有高的能量密度、低成本以及更好的安全性能。因此，随着电子行业以及汽车领域日新月异的发展，碳材料作为锂离子电池的负极材料的理论容量已不能满足各个领域的需求，开发高比容量、高充放电速率和高循环稳定性的锂离子电池负极材料已成为目前的研究热点。

为解决锂离子电池存在的问题，通常采用对锂离子电池的电极材料进行掺杂或包覆来实现。特别是为了使锂离子具有移动性和良好的传导性，普遍采用碳对锂离子电池的电极材料进行包覆。中国专利CN 101212049A将原料按照一定的摩尔比通过同相反应，水热法以及溶胶凝胶法合成掺杂态的Li_3+yFe_2-XMe_X(P0₄)₃，然后将制备所得粉体与碳混合，得到Li_3+yFe_2-XMe_X(P0₄)₃/C正极材料，该材料在C/20倍率下放电比容量可达122mAh/g，在C/2倍率下放电比容量可达100mAh/g。但是，由于碳的电子传递速度和导电性能有限，导致锂离子电池在大倍率下的充放电性能还是不太理想。因此，发展复合型纳米材料以满足现有锂电池电极材料的发展要求是今后技术研究的重点。

发明内容

本发明的目的是提供锂离子电池用复合纳米材料，具体涉及一种二氧化硅/五氧化二钒/碳复合纳米材料及其制备方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种锂离子电池用复合纳米材料的制备方法，所述复合纳米材料为二氧化硅/五氧化二钒/碳复合纳米材料，其制备方法包括如下步骤：

（1）取5～10g正硅酸乙酯加入到30～40mL乙醇中并搅拌溶解，再加入0.5～1g聚乙二醇2000后超声分散15min，随后加入10～15mL尿素溶液并在30℃左右搅拌1～2h形成溶胶后备用；

（2）将5～10g钒氧化物加入到20～25mL质量分数为5～15%的双氧水溶液中，搅拌至钒氧化物全部溶解生成红色的过氧钒酸溶液，室温下继续搅拌1～6 h后备用；