一种复合材料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种复合材料、其制备方法及应用，复合材料为纳米碳层包覆单晶H-Nb2O5的核壳结构，其中，核为单晶H-Nb2O5颗粒，最长方向尺寸为2～10μm，壳为纳米碳层，厚度为10～20nm。根据本发明专利技术的制备方法得到的纳米碳层包覆单晶H-Nb2O5的复合材料具有高达270mAh/g的可逆容量；且单晶H-Nb2O5具有本征高锂离子扩散能力，均匀的纳米碳层改善材料电子导电性，保证了材料超高倍率充放电能力和长循环稳定性，纳米碳层包覆的单晶H-Nb2O5具有适宜的嵌锂电位，在大电流密度下不会出现析锂，因此安全性好。全性好。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及单晶H-Nb2O5材料
，具体是一种复合材料、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着终端应用技术的不断革新和市场需求的增加，发展更高性储能设备势在必行，尤其是发展具有高容量、可快速充放电且安全性好的储能技术。锂离子电池和锂离子电容器是目前最为常用的高倍率储能技术。电极材料是储能的主体，直接决定了储能电池或电容器的综合性能，因此电极关键材料的优化与创新是提升性能的关键。负极材料的性质直接影响储能电池或电容器的功率性能和安全性能。
[0003]对于锂离子电池，石墨类负极是目前商业化锂离子电池最常用的负极材料，其理论比容量为372mAh/g，具有低嵌锂电位(<0.2V，vs.Li
+
/Li)。但是在高电流密度下，石墨负极嵌锂过电位增大，存在析锂风险，可能引起电池电路而产生电池安全性问题，因此其不适用于高倍率充放电。钛酸锂(Li4Ti5O
12
,LTO)负极嵌锂电位在1.55V(vs.Li
+r/>/Li)，充放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料为纳米碳层包覆单晶H-Nb2O5的核壳结构；其中，核为单晶H-Nb2O5颗粒，最长方向尺寸为2～10μm，壳为纳米碳层，厚度为10～20nm。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述纳米碳层包覆单晶H-Nb2O5中碳含量为2.0～4.0wt％。3.权利要求1或2所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：a)获得单晶H-Nb2O5；b)将含有单晶H-Nb2O5和碳源的混合物，反应，碳化处理，得到所述纳米碳层包覆的单晶H-Nb2O5。4.根据权利要求3所述的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述单晶H-Nb2O5的获得方式包括：将含有铌源的原料，煅烧，得到所述单晶H-Nb2O5；优选地，所述铌源包括碳化铌、氢氧化铌、草酸铌、五氯化铌、乙醇铌、二氧化铌、一氧化铌、铌酸锂中的至少一种；所述煅烧的条件包括：反应温度为900～1200℃；反应时间为6～24h；优选地，所述铌源为碳化铌或二氧化铌；所述反应温度为1000-1100℃；优选地，所述碳源包括多巴胺、甲氧基聚乙二醇-多巴胺、巯基-聚乙二醇-多巴胺中的至少一种；优选地，所述反应为聚合反应；优选地，步骤b)中所述碳源与所述单晶H-Nb2O5的质量比为1:10～1:4；优选地，所述反应的时间为6～48h。5.根据权利要求3所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳化处理的条件为：反应温度为700～900℃；反应升温速度为1～5℃/min；反应时间为2～6h；所述碳化在非活性气氛下进行；优选地，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪章，宋子晗，李先锋，张华民，阎景旺，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：