一种碳纳米棒复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种碳纳米棒复合材料及其制备方法和应用，其解决了现有静电纺丝工艺活性物质含量低且易团聚、纤维直径大、电化学性能差的技术问题，其外层为碳包覆层，内层为活性物质，活性物质为一维金属氧化物，具有中孔，活性物质含量为50～80wt％，纳米棒直径为30～100纳米。本发明专利技术同时提供了其制备方法和应用。本发明专利技术工艺简单，制得的材料活性物质含量高且分散均匀、具有丰富孔结构、纳米棒直径小，作为电极材料电化学性能优异。

A carbon nanorod composite and its preparation and Application

The invention relates to a carbon nanotube composite material and its preparation method and application, which solves the problems of electrospinning process active substance content is low and easy to agglomerate and fiber diameter, poor electrochemical properties, the outer layer of carbon coated layer, inner layer of active material, active material for one-dimensional metal oxides, with the hole, active material content is 50 ~ 80wt%, 30 ~ 100 nm diameter of nanorods. The invention also provides a preparation method and an application. The process is simple, the content of the active material of the material is high and dispersed evenly, and has abundant pore structure and small diameter of nanorods, and has excellent electrochemical performance as electrode material.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米棒复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及电池材料领域，具体说是一种碳纳米棒复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，化石燃料的燃烧造成了雾霾、温室效应等问题，随着不可再生能源的消耗，能源短缺问题也越来越突出。因此人们对高效储能系统的需求越来越迫切。锂离子电池作为21世纪最有前途的二次电池，引起了科学家们的重视。随着锂离子电池的使用领域不断扩大，对它的各种性能要求也不断提高。负极材料作为直接影响锂离子电池性能的关键材料之一，一直都是科学家们的研究重点。过渡金属氧化物因为理论容量高、首次充放电比容量大、成本低廉、环境友好等优点，被认为是很有潜能的负极材料之一。而过渡金属氧化物存在的主要问题是：导电性差；在循环进行时由于氧化还原反应产生的体积效应造成材料的循环性能很差，容量衰减严重。因此研究的重点是缓解金属氧化物材料的体积效应以及增强其导电性。静电纺丝技术因具备工艺简单、可纺材料种类繁多、成本低廉以及纳米纤维长径比大等优点，已广泛用于制备金属氧化物/碳复合纳米纤维，以解决上述金属氧化物存在的问题。但是，利用静电纺丝技术制备金属氧化物/碳复合纳米纤维仍然存在复合纳米纤维直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米棒复合材料，其特征是设有外层和内层，所述外层为碳包覆层，所述内层为活性物质，所述活性物质为一维金属氧化物，所述碳包覆层的厚度为5～15纳米，具有孔径为5～30纳米的中孔，所述活性物质含量为50～80wt％，所述碳纳米棒直径为30～100纳米。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米棒复合材料，其特征是设有外层和内层，所述外层为碳包覆层，所述内层为活性物质，所述活性物质为一维金属氧化物，所述碳包覆层的厚度为5～15纳米，具有孔径为5～30纳米的中孔，所述活性物质含量为50～80wt％，所述碳纳米棒直径为30～100纳米。2.如权利要求1所述的碳纳米棒复合材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1)配置静电纺丝溶液：取聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇中，室温搅拌得到均匀透明的溶液；将正硅酸乙酯加入以上透明溶液中搅拌均匀，随后加入所述活性物质搅拌得到均匀分散的浆料；(2)采用静电纺丝工艺制备纳米纤维膜：所述的静电纺丝工艺参数：注射器针头内径为0.7～1.2mm，温度为10～30℃，相对湿度<30％，静电电压为14～20kV，纺丝液流量为0.3～1.0ml/h，接收距离为10～25cm，转筒转速为400～1000rpm，采用单针或多针头纺丝，得到PVP/活性物质/TEOS纤维膜；(3)去除正硅酸乙酯：将步骤(2)得到的聚合物纳米纤维膜置于真空烘箱中，温度为50～100℃，时间为10～20h,正硅酸乙酯蒸发，得到PVP/活性物质中空纤维膜；(4)预氧化工艺：将步骤(3)得到的中空纤维膜在空气氛围、250～300℃下进行热处理，升温速度为1～10℃/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：于运花，郑丽明，兰金叻，杨小平，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11