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专利号: 201710661360X
申请人: 南京工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种二维过渡族金属碳和/或氮化物与纳米硅颗粒复合材料,其特征在于:该复合材料由二维过渡族金属碳和/或氮化物纳米片与纳米硅颗粒均匀分散复合而成,然后经真空抽滤得到二维过渡族金属碳和/或氮化物与纳米硅颗粒的柔性复合薄膜或经冷冻干燥得到二维过渡族金属碳和/或氮化物与纳米硅颗粒的复合粉末;其中所述的纳米硅颗粒平均尺寸为10-100nm,硅在复合材料总质量的百分含量为20 85%;所述的柔性复合薄膜的厚度为5~

30μm。

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2.根据权利要求1所述的二维过渡族金属碳和/或氮化物与纳米硅颗粒复合材料,其特征在于:所述的二维过渡族金属碳和/或氮化物为Ti3C2Tx、Ti3CNTx、Ti2CTx、(Ti0.5,Nb0.5)

2CTx、(V0.5,Cr0.5)3C2Tx、Ta4C3Tx、V2CTx、Nb2CTx、Nb4C3Tx、(Nb0.8,Ti0.2)4C3Tx、(Nb0.8,Zr0.2)4C3Tx、Mo2TiC2Tx、Mo2Ti2C3Tx、Mo2CTx、Cr2TiC2Tx、Zr3C2Tx或Ti4N3Tx。

3.一种制备如权利要求1所述的二维过渡族金属碳和/或氮化物与纳米硅颗粒复合材料的方法,其具体步骤如下:将纳米硅颗粒悬浮液加入到二维过渡族金属碳和/或氮化物纳米片悬浮液中,超声使两种悬浮液混合均匀,然后经真空抽滤得到二维过渡族金属碳和/或氮化物与纳米硅颗粒的柔性复合薄膜或冷冻干燥得到二维过渡族金属碳和/或氮化物与纳米硅颗粒的复合粉末;其中所述的二维过渡族金属碳和/或氮化物纳米片悬浮液浓度为

0.2-1.5 mg/mL;所述的纳米硅颗粒悬浮液浓度为0.2-3mg/mL;所述的冷冻干燥是经-30℃~ -50℃温度预冷冻2-5h后,然后在温度为-50℃~ -70℃ 真空下干燥12-36 h。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:所述的超声频率为40-100kHz,超声功率为

50-200W,超声时间为0.5-1h;所述的真空抽滤是在抽气速率为4-6L/s,真空度为0.03-0.06 Pa的条件下真空抽滤6-12h。

5.一种如权利要求1所述的二维过渡族金属碳和/或氮化物与纳米硅颗粒复合材料在锂离子电池负极材料中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于将冷冻干燥得到的二维过渡族金属碳和/或氮化物与纳米硅颗粒的复合粉末、粘结剂和乙炔黑按质量百分含量分别为60-80%、10-30%和10-30%搅拌成电极浆料涂覆在铜箔上,控制厚度为20~200μm,真空干燥后作为负极装配扣式锂离子电池;或者是将真空抽滤得到二维过渡族金属碳和/或氮化物与纳米硅颗粒的柔性复合薄膜直接作为负极,用于装配扣式锂离子电池。