[发明专利]一种三维V2

说明书

本发明属于电化学与新能源材料的技术领域，公开了一种三维V₂O₅纳米线阵列/碳纤维布柔性正极材料及其制备方法，本发明采用简单易行的化学溶剂热法制备出三维V₂O₅纳米线阵列/碳纤维布柔性正极材料，将裁好的碳布置于V₂O₅溶液中，经干燥后在碳布表面生长籽晶，然后以V₂O₅为钒源，H₂O₂为氧化剂，利用溶剂热法在柔性的碳布上生长三维V₂O₅纳米线，制备V₂O₅纳米线阵列/碳布复合材料，利用具有高的电导率、高的比表面积、良好的柔性性能的碳布和高比容量的V₂O₅能达到各自的优势互补，实现良好的协同效应，这种电极材料制备方法简单，无需导电剂、粘结剂，可直接作为柔性电极材料，本发明的材料结构稳定好，表现出了较高的比容量、优异的循环稳定和独特的倍率性能。

技术领域

本发明涉及电化学与新能源材料的技术领域，具体为一种三维V₂O₅纳米线阵列/碳纤维布柔性正极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着环境不断恶化和传统石化能源的日益枯竭，锂离子电池由于具有环境友好、输出电压高、能量密度高和安全性高、循环性好等优点引起了广大科技工作者的极大兴趣，并在可弯曲智能手机、笔记本电脑、移动电动工具、商务包等领域得到了广泛的应用。特别是近年来，环境恶化，大气污染严重，开发大功率、高性能的柔性锂离子电池的呼声越来越高。在此背景下，开发大容量、高能量密度和功率密度高、长生命周期的柔性锂离子电池势在必行。

层状结构的V₂O₅在2.0～4.0V电压窗口内其理论容量达到了294mAh/g，这主要归因于V₂O₅能发生多次的化学方应，嵌出入的锂比其他材料较多。然而，在实际应用过程中，其循环稳定性差、导电率差成为了工业化应用的最大障碍。为了缓解V₂O₅纳米材料在充放电过程中易粉化、体积变化大等影响因素，科技工作者往往加入一些导电材料（石墨烯[如专利公开号CN103746100A]、碳纳米管[如专利公开号CN101767771A]、金属钠[如专利公开号CN102054984A]）缓解这些因素，取得了前所未有的进展。但这种复合手段需要在组装电池时加入导电剂、粘结剂等，在很大程上增加了接触阻抗、极化阻抗，减小了V₂O₅的循环性和倍率性能。从实现目的上来说，仍不能从根本上解决V₂O₅循环稳定性差等问题。

利用高的电导率，良好的机械性能、优秀的柔性材料和高的表面积等独特的物理化学性质的碳布与高比容量的金属氧化物形成协同效应。基于此，采用了环境友好的溶剂热法制备了基于柔性碳布的V₂O₅纳米线复合材料。这种制备方法目前鲜有报道。并且，穿戴式设备、可弯曲智能手机等对柔性电池的需求也在逐年增加，制备的这种复合材料对柔性电池的发展具有一定的借鉴和实际应用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维V₂O₅纳米线阵列/碳纤维布柔性正极材料及其制备方法，该制备方法操作简单、不需要高温、超真空等实验条件，利于实现工业化、自动化，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种三维V₂O₅纳米线阵列/碳纤维布柔性正极材料及其制备方法的方案如下：

(1)将裁好碳布用丙酮、去离子水、无水酒精各超声数分钟，经常温干燥后，置于恒温箱中加热到40～80℃，保持1～3h后并干燥；