[发明专利]锂离子电池复合负极材料三氧化二钒/石墨烯及制备方法

说明书

锂离子电池复合负极材料三氧化二钒/石墨烯及制备方法，所述三氧化二钒/石墨烯由以下方法制成：（1）将钒源加入氧化溶剂中，加热并持续搅拌，直至溶解，得溶液A；（2）将氧化石墨烯加入溶液A中，然后超声至氧化石墨烯分散均匀，得液体B；（3）加热，进行水热反应，洗涤，离心，干燥，得前驱体；（4）在还原气氛下进行热处理，即成。本发明锂离子电池复合负极材料三氧化二钒/石墨烯中，三氧化二钒为粒径100～200nm的纳米颗粒锚定在石墨烯表层，三氧化二钒为纯相；用其组装的锂离子电池具有很高的比容量以及极好的循环稳定性，具有显著的经济价值；本发明方法操作简单，成本低，可控性强，重复性好，适宜于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池复合负极材料及制备方法，具体涉及一种锂离子电池复合负极材料三氧化二钒/石墨烯及制备方法。

背景技术

锂离子电池作为高效的储能器件，已经被应用到许多小型的便携式器件（如：手机、数码相机、笔记本电脑等）、电动汽车、混合动力汽车以及航空、航天等多种领域，并向智能电网和可再生能源大规模储能体系扩展。然而随着人们对锂离子电池需求的日益増长，开发低成本、高容量的锂离子电池体系迫在眉睫。由于锂离子电池中的能量储存和转换均发生在正负极材料内，所以只有研制出具有稳定脱/嵌能力的电极材料，才能从根本上提高并改善锂离子电池的性能，尤其对动力型及混合动力型锂离子电池的研发具有十分重要的意义，从而实现锂离子电池的实用性突破。

V₂O₃由于成本低、储量丰富，对环境友好，较低的放电电压以及高理论容量等特点，已被广泛的应用于锂离子电池、钠离子电池、超级电容器等电化学储能领域。V₂O₃具有丰富的价态变化以及特殊的层状结构，因而相对于其它非贵金属、过渡金属氧化物，具有更高的电荷储存能力。然而，V₂O₃材料也存在着一定的缺陷：虽然纳米态的V₂O₃材料具有较高的比表面积，这有利于提高材料的电化学性能，但是，纳米态的V₂O₃材料容易团聚且导电性较差，不利于工业化应用。同时，在电化学循环过程中容易受到锂离子脱嵌过程中产生的应力而造成结构破坏。

CN 104009215 A和CN 107916066 A中公开了二氧化钒/石墨烯复合物的制备与研究，利用了石墨烯对二氧化钒的导电性进行了改善，虽然能一定程度的抑制材料在充放电过程中的体积膨胀，但是，由于石墨烯对材料的包覆并不完全，无法完美发挥石墨烯对材料体积膨胀的抑制作用。

CN 107658454 A公开了钠离子电池负极材料二硒化钒/石墨烯纳米片及制备方法，其中的石墨烯虽然对二硒化钒有着较好的包覆，但是，由于水热过程中形成的颗粒较大，无法较好的发挥纳米颗粒良好的储锂、储钠性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种所得三氧化二钒/石墨烯中无杂相，操作简便，成本低，可控性强，重复性好，适宜于工业化生产，用其组装的锂离子电池比容量高，循环稳定性好的锂离子电池复合负极材料三氧化二钒/石墨烯及制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：锂离子电池复合负极材料三氧化二钒/石墨烯，由以下方法制成：

（1）将钒源加入氧化溶剂中，加热并持续搅拌，直至溶解，得溶液A；

（2）将氧化石墨烯加入步骤（1）所得溶液A中，然后超声至氧化石墨烯分散均匀，得液体B；

（3）将步骤（2）所得液体B加热，进行水热反应，洗涤，离心，干燥，得前驱体；

（4）将步骤（3）所得前驱体在还原气氛下进行热处理，得锂离子电池复合负极材料三氧化二钒/石墨烯。