[发明专利]锂离子电池负极材料VO2

说明书

锂离子电池负极材料VO₂/CNTs微球的制备方法，利用钒源溶解于醇类中，再加入碳纳米管，在反应釜中进行恒温反应后，洗涤、离心、干燥，经过热处理得到VO₂/CNTs材料。本发明加入CNTs，形成VO₂/CNTs材料，可提高VO₂的电化学性能。特别是CNTs经过强酸氧化后，纯度提高，并且表面还会携带大量羟基，改善CNTs的分散，提高CNTs的表面活性。CNTs的加入可以为VO₂微球提供电解液浸润和电子传输的通道，提高VO₂材料的电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池复合负极材料VO₂/CNTs(碳纳米管)微球的制备方法。

背景技术

进入21世纪，环境日益恶化、能源危机日益严重，寻求新的绿色可代替能源以及能量转换和储存体系进行可持续发展已成为全人类共同的愿望和奋斗目标。而锂离子电池是适应这种需求的最佳选择。

与其它电池相比，锂离子电池电压高、比能量高、工作温度范围高、放电平稳、存储时间长、安全性能好、循环寿命长、无记忆效应，可随时充放电而不影响其容量和循环寿命。在锂离子电池的发展进程中，电极材料己经成为制约锂离子电池大规模推广应用的瓶颈，随着各种（手机、数码相机、手提电脑等）中小型便携式电子产品以及电动自行车的推广普及，新一代电动汽车及混合动力汽车的商品化开发，对锂离子电池的能量密度及性能提出更高的要求，特别是传统的碳系负极材料在比容量、比能量等方面已经不能满足下一代新型锂离子电池负极材料的需要，因此，开发新型高比容量、高稳定性、高安全性、长寿命、低成本的锂离子电池负极材料显得尤为迫切。

钒氧化物长期以来在可再生能源储存领域中一直被认为是一种非常有吸引力的电极材料，钒的价态较多，可以形成多种钒的氧化物，因此可以提供一个较高的比容量。同时，我国钒储量较高，其成本较低，易于工业化大规模生产。

碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、磁学和化学性能，最为突出的特性可以归纳为三点：

(1) 纳米尺度形成的细微结构碳纳米管直径不超过100个纳米，而其长度则可达数微米至数毫米，因而具有很大的长径比，构成碳管(特别是单壁碳管)的碳原子基本上都处于表面位置，故具有较大的比表面积，能吸附其它的原子和分子；

(2) 纳米结构造就的特殊的电学性能最为特别的五个方面：管的能隙随螺旋结构或直径变化；电子在管中形成无散射的弹道输运；电阻振幅随磁场变化的AB效应；低温下具有库仑阻塞效应和吸附气体对能带结构的影响；

(3) 超高的力学性能使其弹性模量可达1TPa，约为钢的5倍，其弹性应变约为5%，最高可达12%，约为钢的60倍。

鉴于碳纳米管如此优异的性能，人们发现用它可以制造许多新器件，如纳米晶体管、场发射器件、旋转极化电源、平板显示器、储能材料等。

因此，合理的开发应用VO₂/CNTs，将具有重大的社会意义和经济效益。但现有技术中尚没有将VO₂和碳纳米管结合起来制备锂离子电池复合负极材料的研究报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种成本较低、操作较简单的锂离子电池负极材料VO₂/CNTs微球的制备方法，用所得锂离子电池负极材料制备的锂离子电池，其比容量较高。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，锂离子电池负极材料VO₂/CNTs微球的制备方法，利用钒源溶解于醇类中，再加入CNTs(碳纳米管)，在反应釜中进行恒温反应后，洗涤、离心、干燥，经过热处理得到VO₂/CNTs材料。该VO₂/CNTs材料组装的锂电池比容量高，循环稳定性好。