一种高性能锂离子电池用复合纳米材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种高性能锂离子电池用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。

主权项

一种高性能锂离子电池用复合纳米材料的制备方法，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：（1）SnO₂/碳复合材料的制备：首先，称取8～12g的SnCl₄·5H₂O加入到40～60ml的无水乙醇和水的混合溶剂中配制溶液A；然后往溶液A中加入碳源，形成均一稳定的混合液备用，所述碳源的加入量为15～80g，然后将所形成的混合液加入到反应釜中并向反应釜中加入一定量0.5mol/L的NaOH溶液，之后将反应釜置于均相反应器中进行热处理，所述热处理条件为：温度180～200℃，时间为12～24小时；之后将产物洗涤、干燥，并于惰性气氛下，450～550℃焙烧为2～10小时，得SnO₂/碳材料；（2）V₂O₅/石墨烯复合材料的制备：取5～10g钒氧化物加入到30～40mL质量分数为3～6%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，之后加入4～6g的氧化石墨纳米片，室温下超声处理1～2h，然后将混合物转移到带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，110～120℃下水热反应8～12h，反应结束后，将产物进行离心分离、洗涤，80～100℃下烘干，最后在400～500℃下氮气气氛中焙烧3～5h，即得V₂O₅/石墨烯复合材料；SnO₂/碳/V₂O₅/石墨烯复合纳米材料的制备：将步骤（1）制备的SnO₂/碳复合材料和步骤（2）V₂O₅/石墨烯复合材料加入到20‑30mL无水乙醇中，室温下超声处理1～2h形成混合物，之后加入粒径为0.5‑lOmm锆球，锆球与混合物重量比为1:5，球磨12‑24小时，形成稳定悬浮液，然后将所得的稳定悬浮液过滤，获得过滤物，对所述过滤物洗涤、然后置于真空坏境下干燥，即得所述SnO₂/碳/V₂O₅/石墨烯复合纳米材料。