一种无基底五氧化二铌纳米片阵列负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种无基底五氧化二铌纳米片阵列负极材料的制备方法，将可溶性铌盐溶于去离子水与高分子醇的混合溶剂中，混合均匀，再加入含钠离子和/或钾离子的金属碱溶液或盐溶液得到混合溶液，将上述混合溶液密封后，进行搅拌，将搅拌后的混合溶液进行水热反应，反应完成后，自然冷却至室温；将反应完全的溶液离心处理，得到无基底五氧化二铌纳米片阵列负极材料；本发明专利技术通过改变锂离子的扩散距离，解决了现有锂离子在五氧化二铌晶体中扩散缓慢的问题，提升五氧化二铌作为负极材料的电化学性能；本发明专利技术的无基底五氧化二铌纳米片阵列负极材料具有结构稳定，循环性能好，倍率性能优异等特性，且制备方法工艺简单、操作容易、成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种无基底五氧化二铌纳米片阵列负极材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种电池负极材料及其制备，尤其涉及一种无基底五氧化二铌纳米片阵列负极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
自上世纪九十年代以来，锂离子电池因其高能量密度、良好的循环性能及荷电保护能力被认为是高容量、大功率电池的理想之选。但由于商业化传统石墨负极材料的大倍率性能较差，理论容量有限(约为372mAh/g)，使用性能难以满足要求。近年新兴一系列，理论容量高的Fe2O3、SnO2、Cu2O、NiO、Co3O4、MnO2、Si等材料，虽然比容量高，但是在充放电过程中体积膨胀问题严重，极易造成电极材料的皴裂、粉化、脱落，造成材料容量快速衰减，循环性能与倍率性能较差。因此，寻找新的价格低廉、性能优良的负极活性材料成为锂离子电池研究的重点。近年来，由于五氧化二铌在充放电过程中表现出稳定的循环性能，因而吸引了材料科研工作者们很大的关注。五氧化二铌的循环性能稳定，且具有独特的晶体结构，该结构使五氧化二铌能较好地承受充放电反应过程中的张力作用，从而在充放电时体积变化很小。另外，由于五氧化二铌嵌脱锂电位较高，为1.4～1.8V(vs.Li本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无基底五氧化二铌纳米片阵列负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1. 在常温下，将可溶性铌盐溶于去离子水与高分子醇的混合溶剂a中，形成混合溶液A，将混合溶液A进行第一次搅拌，搅拌均匀后备用；S2. 将步骤S1所得的溶液中加入含钠离子和/或钾离子的金属碱溶液或盐溶液作为矿化剂，得到混合溶液B，密封后，进行第二次搅拌，将搅拌后的混合溶液B移至反应釜中，进行水热反应，反应完成后，自然冷却至室温；S3. 将步骤S2所得的溶液进行离心处理得到固体物质，将所得固体物质分别通过去离子水和无水乙醇洗涤3~6次后，进行干燥，得到无基底五氧化二铌纳米片阵列负极材料；其中，S1中所述混合溶剂a的去离子...

【技术特征摘要】
1.一种无基底五氧化二铌纳米片阵列负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.在常温下，将可溶性铌盐溶于去离子水与高分子醇的混合溶剂a中，形成混合溶液A，将混合溶液A进行第一次搅拌，搅拌均匀后备用；S2.将步骤S1所得的溶液中加入含钠离子和/或钾离子的金属碱溶液或盐溶液作为矿化剂，得到混合溶液B，密封后，进行第二次搅拌，将搅拌后的混合溶液B移至反应釜中，进行水热反应，反应完成后，自然冷却至室温；S3.将步骤S2所得的溶液进行离心处理得到固体物质，将所得固体物质分别通过去离子水和无水乙醇洗涤3~6次后，进行干燥，得到无基底五氧化二铌纳米片阵列负极材料；其中，S1中所述混合溶剂a的去离子水与高分子醇的质量比为35:1~1:35；S1和S2中所述可溶性铌盐的铌离子与矿化剂的钠离子和/或钾离子的摩尔比为1:4~1:6；所述水热反应的温度为110~250℃，所述水热反应的时间为6~72h；S3中所述干燥的温度为80~150℃，干燥的时间为8~16h。2.根据权利要求1所述的无基底五氧化二铌纳米片阵列负极材料的制备方法，其特征在于，所述可溶性铌盐为草酸铌、氯化铌、醋酸铌中的至少一种，所述可溶性铌盐的铌离子浓度为10~90mmol/L；优选地，所述可溶性铌盐的铌离子浓度为15~50mmol/L。3.根据权利要求1所述的无基底五氧化二铌纳米片阵列负极材料的制备方法，其特征在于，所述高分子醇为聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种；所述高分子醇的分子量为6000~2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晗，石崇福，向楷雄，朱裔荣，周伟，陈宪宏，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43