复合材料及其制备方法、以及二次电池技术

本申请公开了一种复合材料及其制备方法、以及一种二次电池。所述复合材料包括以下质量份的原料：20

【技术实现步骤摘要】
复合材料及其制备方法、以及二次电池


[0001]本申请属于二次电池
，特别涉及一种复合材料及其制备方法、以及一种二次电池。

技术介绍

[0002]目前，随着二次电池(尤其是锂离子电池和钠离子电池)的发展，石墨等负极材料的克容量低，很大程度上限制了锂离子电池或钠离子电池的容量提升。Fe2O3作为负极材料具有理论克容量高的优点，可以储存大量的Li离子或Na离子，充电效率高，因此，Fe2O3负极材料可大幅度提升锂离子电池和钠离子电池的能量密度。但Fe2O3作为负极材料具有导电性较差，电化学反应的动力学性能差，且在充放电过程中易发生体积膨胀，由于其较大的体积变化颗粒材料容易破碎脱落，界面副反应严重，循环衰减快。
[0003]如何解决Fe2O3在充放电过程中由于体积膨胀而破碎脱落的缺陷，得到克容量大且结构稳定的负极材料是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本申请提供了一种复合材料及其制备方法、以及一种二次电池。该复合材料具有克容量高、充电效率高、结构稳定、电子导电性能好等优点。
[0005]为实现上述技术效果，本申请采用的技术方案如下：
[0006]本申请示例性的实施例的第一方面，提供一种复合材料，包括以下质量份的原料：
[0007]MXene材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
‑
90质量份，
[0008]纳米γ
‑
Fe2O3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
50质量份，r/>[0009]碳材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
30质量份；
[0010]其中，所述MXene材料为具有间隙的片层状结构，所述碳材料和所述纳米γ
‑
Fe2O3位于所述MXene材料的间隙。
[0011]在一些实施例中，所述复合材料为微球状复合材料，所述微球状复合材料的粒径为1
‑
100微米。
[0012]在一些实施例中，所述复合材料的克容量200
‑
600mAh/g。
[0013]在一些实施例中，所述MXene材料为Ti3C2、Ti2C、Nb2C、Nb4C3、V2C、Mo3C2中的一种或多种。
[0014]在一些实施例中，所述碳材料为碳纤维微球、碳纳米管、竹炭微球、乙炔黑微球中的一种或多种。
[0015]在一些实施例中，所述MXene材料与所述纳米γ
‑
Fe2O3的质量比为1:1
‑
10:1。
[0016]在一些实施例中，所述MXene材料与所述碳材料的质量比为2:1
‑
10:1。
[0017]本申请示例性的实施例的第二方面，提供一种复合材料的制备方法，包括：
[0018]向LiOH溶液中加入5
‑
30质量份的碳材料、5
‑
50质量份的纳米γ
‑
Fe2O3和20
‑
90质量份的MXene材料，得到第一混合溶液，其中，所述MXene材料为具有间隙的片层状结构；
[0019]对所述第一混合溶液进行超声，使所述碳材料和所述纳米γ
‑
Fe2O3结合在所述MXene材料的间隙内，得到初始复合材料溶液；
[0020]将所述初始复合材料溶液静置第一预设时长，进行离心，得到初始复合材料；
[0021]洗涤所述初始复合材料，将洗涤后的初始复合材料浸入液氮中，进行冷冻干燥，得到复合材料。
[0022]在一些实施例中，所述MXene材料的制备方法包括：将MAX相加入到刻蚀剂中，进行刻蚀反应，得到所述MXene材料；
[0023]其中，所述MAX相为Ti3AlC2、Ti2AlC、Nb2AlC、Nb4AlC3、V2AlC、Mo3AlC2中的一种或多种；
[0024]所述MXene材料为Ti3C2、Ti2C、Nb2C、Nb4C3、V2C、Mo3C2中的一种或多种；
[0025]所述刻蚀剂为氢氟酸、氟化锂与氯化氢的混合物、或氟化钠与氯化氢的混合物。
[0026]在一些实施例中，所述纳米γ
‑
Fe2O3的制备方法包括：将Fe(NO3)3水溶液溶解在有机溶剂中，得到第二混合溶液，将所述第二混合溶液在第一预设温度下保持第二预设时长，冷却、离心、洗涤、干燥得到γ
‑
Fe2O3前驱体；将所述γ
‑
Fe2O3前驱体在第二预设温度下保持第三预设时长，得到纳米γ
‑
Fe2O3。
[0027]本申请示例性的实施例的第三方面，提供一种二次电池，包括负极，所述负极包括复合材料；所述复合材料包括以下质量份的原料：
[0028]MXene材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
‑
90质量份，
[0029]纳米γ
‑
Fe2O3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
50质量份，
[0030]碳材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
30质量份；
[0031]其中，所述MXene材料为具有间隙的片层状结构，所述碳材料和所述纳米γ
‑
Fe2O3位于所述MXene材料的间隙。
[0032]本申请的有益效果包括但不限于：本申请的复合材料包括MXene材料、碳材料以及纳米γ
‑
Fe2O3，其中，MXene材料为具有间隙的片层状结构，片层间具有间隙，碳材料和纳米γ
‑
Fe2O3位于MXene材料的间隙。纳米γ
‑
Fe2O3具有较高的克容量，且MXene材料的间隙为Fe2O3的体积膨胀提供充足的空间；碳材料具有高导电性，可以提高复合材料的导电性能，从而使复合材料具有克容量高、充电效率高、结构稳定、电子导电性能好等优点。
[0033]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
具体实施方式
[0034]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请的实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0035]本申请提供了一种复合材料及其制备方法、以及一种二次电池。
[0036]本申请示例性的实施例的复合材料，包括以下质量份的原料：
[0037]MXene材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
‑
90质量份，
[0038]纳米γ
‑
Fe2O3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
50质量份，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其特征在于，包括以下质量份的原料：MXene材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
‑
90质量份，纳米γ
‑
Fe2O3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
50质量份，碳材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
30质量份；其中，所述MXene材料为具有间隙的片层状结构，所述碳材料和所述纳米γ
‑
Fe2O3位于所述MXene材料的间隙。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料为微球状复合材料，所述微球状复合材料的粒径为1
‑
100微米。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的克容量200
‑
600mAh/g。4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述MXene材料为Ti3C2、Ti2C、Nb2C、Nb4C3、V2C、Mo3C2中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述碳材料为碳纤维微球、碳纳米管、竹炭微球、乙炔黑微球中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述MXene材料与所述纳米γ
‑
Fe2O3的质量比为1:1
‑
10:1。7.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述MXene材料与所述碳材料的质量比为2:1
‑
10:1。8.一种复合材料的制备方法，其特征在于，包括：向LiOH溶液中加入5
‑
30质量份的碳材料、5
‑
50质量份的纳米γ
‑
Fe2O3和20
‑
90质量份的MXene材料，得到第一混合溶液，其中，所述MXene材料为具有间隙的片层状结构；对所述第一混合溶液进行超声，使所述碳材料和所述纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光胤，
申请(专利权)人：北京小米移动软件有限公司，
类型：发明
国别省市：