[发明专利]一种复合纳米材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种复合纳米材料及其制备方法，该方法首先采用水热的合成方法分别得到SnO₂/碳材料和V₂O₅/石墨烯复合材料，然后通过球磨的方法得到SnO₂/碳/V₂O₅/石墨烯复合纳米材料，其制备方法简单可行，为多元纳米复合物的可控合成提供了一条新的途径；本发明四元复合纳米材料作为一个整体，改善了电极材料的电子导电率，特别是首次可逆容量和倍率性能得到了显著提高，增强了电极材料在大倍率下的充放电性能，增大了电极材料的放电容量，降低了电池容量的衰减，提高了电池的抗过充性能，延长了电极材料的循环寿命，具有高的电化学贮锂容量、良好的稳定循环性能和较少的能量损失，应用前景十分广阔。

本申请是分案申请，原申请的申请号为201611045014.0，申请日为2016年11月24日，发明名称为“一种高性能锂离子电池用复合纳米材料及其制备方法”。

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。

纳米材料是指尺寸范围为1～100nm的材料。粒径小于100nm以后，离子的表面原子数与其体内原子数可比。这种性质导致了纳米材料出现了不同于传统体相材料的小尺寸、大表面和量子隧道等效应所引发的结构和能态的变化，产生了许多独特的光、电、磁、力学等物理化学特性。例如贵金属纳米颗粒具有特殊的物理性质，它们被广泛应用于催化、生物标记、光电子学、信息存储和表面增强拉曼散射等领域。这些特殊性能使其在光电子、微电子、纳电子器件制备、高性能催化剂、生物领域具有着广泛的应用前景。也正是由于这些潜在的应用价值，人量的研究费用都已经投入到纳米材料的研发中，目的是为了寻找合成纳米材料的新的方法以及开发出具有优异性能的纳米材料。

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。