[发明专利]氧化石墨烯和四价钒羟基氧化物的自组装复合材料

权利要求书

1.电极材料的前体复合材料，所述前体复合材料包含C:O比为2.5至3.5的氧化石墨烯和含四价钒羟基氧化物的电化学活性材料（EAM）。

2.权利要求1的前体复合材料，其中所述氧化石墨烯的C:O比为2.7至3.1；优选2.9至3.1。

3.权利要求1或2的前体复合材料，其中四价钒羟基氧化物的粒子具有各向异性形态，优选纤维形态。

4.权利要求1至3任一项的前体复合材料，其中所述四价钒羟基氧化物由H₄V₃O₈构成。

5.权利要求1至4任一项的前体复合材料，包含纳米粒子形式的至少一种其它EAM，所述EAM选自由过渡金属氧化物、过渡金属磷酸盐、过渡金属硫族化物、过渡金属卤化物、硅、金属纳米粒子、半导体粒子及其组合组成的组。

6.制备前述权利要求任一项的前体复合材料的方法，其中所述方法包括下述步骤：

-将四价钒羟基氧化物与氧化石墨烯水溶液混合。

7.由权利要求1至5任一项的前体复合材料制造电极材料的方法，所述方法包括下述步骤：

（a）干燥所述前体复合材料；

（b）将干燥的前体复合材料加热至至少50℃但低于羟基氧化钒的分解温度的温度，达足够的时间以引发氧化石墨烯的所需还原以及羟基氧化钒中的过渡金属的氧化态的各自改变。

8.权利要求7的方法，包括在步骤（b）后的另一加热步骤，所述加热步骤包括加热至最高达400℃。

9.权利要求7或8的方法，其中在步骤（a）之前加工所述前体复合材料，例如通过涂布、滴铸或裱糊的至少一种进行加工。

10.权利要求7至9任一项的方法，其中所述前体复合材料中的四价钒羟基氧化物是H₄V₃O₈，加热步骤（b）进行至低于200℃、优选180℃的温度达1小时，最终产物中的EAM是H_4-xV₃O₈，其中x为0.1至2.2。

11.权利要求7至10任一项的方法，其中加热步骤（b）在空气中进行。

12.通过权利要求7至11任一项的方法制成的电极材料，其中所述材料的碳含量为最多10重量％；优选最多5重量％。

13.权利要求12的电极材料，其具有三维中孔结构。

14.电极，其包含通过权利要求7至11任一项的方法制成的电极材料。

15.权利要求14的电极，所述电极是所述电极材料的自立结构。

16.碱金属或碱离子电池组，其包含至少一个具有一个正极和一个负极的电化学电池，至少一个所述电极包含权利要求12或13的电极材料。