一种氧化钨纳米线缠绕复合材料、制备方法和应用   0    0

本发明公开了一种氧化钨纳米线缠绕复合材料、制备方法和在锂离子电池中的应用。通过在改性的活性物质表面缠绕氧化钨纳米线作为外部的抑制膨胀材料，然后再在外表面包覆碳层作为导电层，制备得到高性能的氧化钨纳米线缠绕复合材料。方法制备的氧化钨纳米线缠绕复合材料可作为锂离子电池负极材料使用。本发明工艺步骤简单，重复性好，收率高，且成本低廉，具有较好的规模化应用潜力；该复合材料活性物质表面包覆缠绕氧化钨纳米线和该纳米线外包覆碳层的结构可有效抑制纳米材料的体积效应，对活性物质的电化学性能改善明显，将其用于制备锂离子电极，循环稳定性良好，充放电性能优异。

1.一种氧化钨纳米线缠绕复合材料的制备方法，所述氧化钨纳米线缠绕复合材料包括活性物质、活性物质外表面缠绕氧化钨纳米线和氧化钨纳米线外表面包覆的碳层，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：
(1)活性物质改性：将活性物质经由改性处理；
(2)水热合成氧化钨纳米线：将改性后的活性物质加入到一定量乙醇中，超声分散均匀后，加入一定量的WCl6，超声分散均匀后转入反应釜中进行高温水热反应，得到氧化钨纳米线缠绕的复合材料；
(3)包覆碳层：将步骤(2)得到的氧化钨纳米线缠绕的复合材料重新分散到水溶液中，通过直接加入碳源或聚合物单体，超声分散均匀后，碳源经由直接高温碳化或聚合物单体聚合后再碳化，制备得到包覆碳层的氧化钨纳米线缠绕复合材料；
步骤(1)所述活性物质改性是在活性物质的表面接枝易于分散在乙醇溶剂中的官能团进行改性，改性试剂为H2O2–H2SO4溶液、聚乙烯醇PVP、聚二烯丙基二甲基氯化铵PDDA和聚苯乙烯磺酸钠PSS中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的氧化钨纳米线缠绕复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述水热反应的温度为180–200℃，反应时间为10–48h。

3.根据权利要求1所述的氧化钨纳米线缠绕复合材料的制备方法，其特征在于，所述高温碳化是利用和碳源直接混合后碳化，所述聚合后再碳化是利用聚合物单体聚合包覆后碳化，所述碳化在500–700℃的真空或惰性气氛下进行，其中惰性气氛为Ar或Ar/H2。

4.根据权利要求1所述的氧化钨纳米线缠绕复合材料的制备方法，其特征在于，所述活性物质包括纳米硅粉、纳米锗粉、纳米锡粉、纳米二氧化锡、纳米氧化钨、纳米氧化锌、纳米氧化铟、纳米锰酸锌、纳米钴酸锰、纳米铁酸锌和纳米铁酸锰中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的氧化钨纳米线缠绕复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化钨纳米线缠绕复合材料中的氧化钨纳米线与活性物质的质量比为1:1.5–1:5。

6.根据权利要求1所述的氧化钨纳米线缠绕复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化钨纳米线中的氧化钨为W18O49。

7.根据权利要求1所述的氧化钨纳米线缠绕复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化钨纳米线外表面包覆的碳层与活性物质的质量比为1:1.5–1:4。