CN114551892A - 负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料及其制备方法和应用。所述复合材料包括石墨烯以及负载在所述石墨烯表面的CoNb2O6材料，其中，所述CoNb2O6材料包括至少一个主干以及自所述主干向外延伸的多个分支。该复合材料通过石墨烯的表面限制，诱导生长具有独特的主干‑分支结构、高结晶度的CoNb2O6材料，使该复合材料具有高容量、优异的循环稳定性和电化学性能，作为锂离子电池的负极材料具有良好的应用前景。

Description

负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，特别是涉及一种负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
为了满足电动汽车、航空航天等领域的大倍率储能的新需求，研究出新型的高比容量、同时具有稳定的循环性能和低成本的锂离子电极材料有着战略性的意义。其中，负极材料对锂离子电池的比容量、循环性能以及安全性能等都有至关重要的影响。
锂离子电池中广泛应用的负极材料有人造石墨和天然改性石墨等碳类负极材料以及立方尖晶石结构的钛酸锂(LTO，Li4Ti5O12)。但是，碳类负极材料在充放电过程中，存在可逆容量和倍率性能不佳、易形成锂枝晶等问题。而LTO材料虽然具有零应变、稳定的循环性能以及高热稳定性等优点，但因其材料本身为绝缘体，电子电导率和离子电导率较低，导致其倍率性能较差。与碳类负极材料和LTO材料相比，铌基氧化物在锂离子的插入和脱嵌过程中不会发生相变，将铌基氧化物作为负极材料具有充放电稳定、响应时间短等优点。但是，铌基氧化物仍然存在理论容量较低、导电性较差等问题，因此仍需进一步探索性能更好的锂离子电池负极材料。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料及其制备方法和应用；该复合材料通过石墨烯的表面限制，诱导生长具有独特的主干-分支结构、高结晶度的CoNb2O6材料，使该复合材料具有高容量、优异的循环稳定性和电化学性能，作为锂离子电池的负极材料具有良好的应用前景。
一种负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料，所述复合材料包括石墨烯以及负载在所述石墨烯表面的CoNb2O6材料，其中，所述CoNb2O6材料包括至少一个主干以及自所述主干向外延伸的多个分支。
在其中一个实施例中，所述主干与任一所述分支的夹角均为58°-62°。
在其中一个实施例中，所述主干的长度为1μm-6μm，所述分支的长度为0.2μm-5μm。
本发明所述负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料中，负载在石墨烯表面的CoNb2O6材料具有独特的主干-分支结构，一方面，CoNb2O6材料具有高结晶度，其交错的2D通道中存在大量可以储锂的位点，使其容量大、能量密度高；另一方面，CoNb2O6材料具有较大的比表面积，有利于CoNb2O6材料暴露出更多的活性位点，提高了负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的电化学性能。
同时，具有主干-分支结构的CoNb2O6材料与石墨烯层间构成互通的三维空间结构，并且石墨烯为CoNb2O6材料提供了结构支撑，使CoNb2O6材料在充放电过程中不易产生粉化、脱落等问题，进一步提升了负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的循环稳定性和电化学性能。
一种如上所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
提供氧化石墨烯分散液，将所述氧化石墨烯分散液与混合溶液混合后得到混合物，其中，所述混合溶液包括钴源和铌源；以及
将所述混合物依次进行球磨和水热反应，再经过退火处理后，得到所述负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料。
在其中一个实施例中，所述钴源与所述铌源的摩尔比为1:1.5-1:2.5。
在其中一个实施例中，所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的浓度为0.5mg/mL-1mg/mL。
在其中一个实施例中，所述铌源与所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的质量比为30:1-40:1。
在其中一个实施例中，所述钴源包括四水合乙酸钴、硝酸钴、氯化钴、硫酸钴中的至少一种，所述铌源包括水合草酸铌、氯化铌中的至少一种。
在其中一个实施例中，在将所述氧化石墨烯分散液与所述混合溶液混合的过程中，将所述氧化石墨烯分散液分批加入所述混合溶液中。
在其中一个实施例中，所述球磨的转速为300rpm-900rpm，所述球磨的时间为8h-12h；
及/或，所述水热反应的温度为120℃-200℃，所述水热反应的时间16h-24h；
及/或，所述退火处理的温度为300℃-500℃，所述退火处理的时间6h-12h。
本发明所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的制备方法中，先利用球磨打开氧化石墨烯的层间距，使钴源和铌源充分嵌入到氧化石墨烯的层结构中，并吸附在氧化石墨烯层的表面，从而，在水热反应和退火处理时，一方面，可以利用石墨烯的表面限制，诱导生长具有独特的主干-分支结构、高结晶度的CoNb2O6材料；另一方面，有利于构造具有稳定结构的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料。因此，本发明所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的制备方法工艺简单、适合产业化、应用前景广阔。
一种如上所述负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料在锂离子电池负极材料中的应用。
本发明中，所述负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料作为锂离子电池负极材料，具有高电容、高倍率性以及高稳定性，并且响应速度快、导电性能良好，在0.1A/g条件下进行200次循环后，该负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的电容量保持率高达80%左右。
附图说明
图1为本发明负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料一实施方式的示意图；
图2为实施例1制备得到的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料在不同放大倍数条件下的扫描电镜图片；
图3为实施例1制备得到的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料在不同放大倍数条件下的透射电镜图片；
图4为实施例1制备得到的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的元素分布图；
图5为实施例1、实施例2以及对比例1制备得到的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料在0.1A/g条件下的循环性能图，其中，A为对比例1制备得到的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料在0.1A/g条件下的循环性能图；B为实施例1制备得到的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料在0.1A/g条件下的循环性能图；C为实施例2制备得到的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料在0.1A/g条件下的循环性能图。
图中：111、主干；112、分支；11、CoNb2O6材料；12、石墨烯；α、主干与分支的夹角。
具体实施方式
以下将对本发明提供的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料及其制备方法和应用作进一步说明。
如图1所示，为本发明提供的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料，所述负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料包括石墨烯12以及负载在所述石墨烯表面的CoNb2O6材料11，其中，所述CoNb2O6材料11包括至少一个主干111以及自所述主干111向外延伸的多个分支112。
负载在石墨烯表面的CoNb2O6材料11具有独特的主干-分支结构，并且，所述主干111与任一所述分支112的夹角均为58°-62°，进一步优选为60°；所述主干111的长度为1μm-6μm，所述分支112的长度为0.2μm-5μm，所述分支112的长度小于所述主干111的长度。
CoNb2O6材料11不仅结晶度高，其交错的2D通道中存在大量可以储锂的位点，使该复合材料的容量大、能量密度高，而且具有较大的比表面积，有利于CoNb2O6材料11暴露出更多的活性位点，提高了负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的电化学性能。
同时，具有主干-分支结构的CoNb2O6材料11与石墨烯12层间构成互通的三维空间结构，并且石墨烯12为CoNb2O6材料11提供了结构支撑，使CoNb2O6材料11在充放电过程中不易产生粉化、脱落等问题，进一步提升了负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的循环稳定性和电化学性能。
在一实施方式中，所述分支112还包括自所述分支112向外延伸的多个子分支，且所述分支112与任一所述子分支的夹角均为58°-62°，进一步优选为60°；所述子分支的长度小于所述分支的长度。
本发明还提供一种如上所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1，提供氧化石墨烯分散液，将所述氧化石墨烯分散液与混合溶液混合后得到混合物，其中，所述混合溶液包括钴源和铌源；
S2，将所述混合物依次进行球磨和水热反应，再经过退火处理后，得到所述负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料。
步骤S1中，所述氧化石墨烯分散液包括氧化石墨烯和分散溶剂，其中，所述氧化石墨烯可以采用Hummers法制备得到，所述分散溶剂优选为无水乙醇。为了使氧化石墨烯分散液分布更加均匀，可以将氧化石墨烯分散液进行超声分散并搅拌一定时间，具体地，所述超声分散的时间为30min-60min，所述搅拌的时间为10min-30min，所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的浓度为0.5mg/mL-1mg/mL。
选用摩尔比为1:1.5-1:2.5的钴源和铌源，不仅有利于得到铌酸钴氧化物（CoNb2O6），而且可以有效避免因氧化钴或氧化铌杂质的产生对电极循环性能造成的不良影响，进一步地，所述钴源与铌源的摩尔比可以优选为1:2。
具体地，所述钴源包括四水合乙酸钴、硝酸钴、氯化钴、硫酸钴中的至少一种，所述铌源包括水合草酸铌、氯化铌中的至少一种。
在一实施方式中，混合物中，所述铌源与所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的质量比为30:1-40:1。
为了防止氧化石墨烯团聚，使氧化石墨烯、钴源和铌源分散均匀，在将所述氧化石墨烯分散液与所述混合溶液混合的过程中，可以将所述氧化石墨烯分散液采用滴加等方式分批加入所述混合溶液中，并加热搅拌。具体地，所述加热搅拌的时间为20min-60min，所述加热搅拌的温度为60℃。
步骤S2中，将混合物进行球磨的过程中，选取300rpm-900rpm的转速进行球磨有利于打开氧化石墨烯的层间距，从而使钴源和铌源充分嵌入到氧化石墨烯的层结构中，并吸附在氧化石墨烯层的表面，有利于钴源、铌源与石墨烯形成稳定的复合结构。
若转速超过900rpm，需要较大的能耗，并且对设备要求也较高，具体地，所述球磨的转速可以进一步优选为600rpm；所述球磨的时间为8h-12h。
通过水热反应，利用石墨烯的表面限制，诱导钴源、铌源生长为具有独特的主干-分支结构、高结晶度的CoNb2O6材料，使CoNb2O6材料与石墨烯构成稳定互通的复合结构，可以提供丰富的活性位点，从而提高负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的电化学性能。
具体地，所述水热反应的温度选取为120℃-200℃，可以使液体气化产生高温高压的环境，有利于促进反应的进行；所述水热反应的时间选取为16h-24h，可以使反应充分反应完全。
为了去除水热反应中的杂质，在水热反应之后，可以将水热反应产物进行抽滤分离，并分别用去离子水和无水乙醇交替洗涤3-5次后进行冷冻干燥，获得纯净的复合材料。
进一步地，通过退火处理，一方面，可以进一步提高CoNb2O6材料的结晶度，有利于提升负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的容量及循环稳定性；另一方面，不仅有利于构造具有稳定结构的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料，而且可以有效提升负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的导电性能。
需要说明的是，通过退火处理可以将氧化石墨烯反应为还原氧化石墨烯，有利于构造更加稳定的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料。
具体地，所述退火处理的温度选取为300℃-500℃，可以进一步提升CoNb2O6的结构稳定性以及石墨烯的导电性，所述退火处理的温度优选为300℃-400℃；所述退火处理的时间6h-12h。
本发明还提供一种如上所述负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料在锂离子电池负极材料中的应用。
本发明中，所述负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料作为锂离子电池负极材料，具有高电容、高倍率性以及高稳定性，并且响应速度快、导电性能良好，在0.1A/g条件下进行200次充放电循环后，该负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的电容量保持率高达80%左右。
以下，将通过以下具体实施例对所述负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料及其制备方法和应用做进一步的说明。
实施例1
将34mg的氧化石墨烯和40mL的无水乙醇于100mL烧杯中搅拌10min，再超声分散30min，得到氧化石墨烯分散液。
将0.25g四水合乙酸钴、1.10g水合草酸铌和60mL无水乙醇于250mL的三口烧瓶中搅拌至完全溶解，得到混合溶液。
在60℃水浴条件下，将氧化石墨烯分散液逐滴加入到装有混合溶液的三口烧瓶中，并且滴加过程中进行搅拌，滴加完成后再持续搅拌30min，得到混合物。
将混合物转移至球磨罐中以600rpm的转速进行球磨，球磨10.5h后将反应溶液转移至水热釜中，在180℃温度条件下进行水热反应，并保持恒温反应24h；反应产物冷却后进行过滤分离，分别用去离子水和无水乙醇交替洗涤4次，并冷冻干燥；最后将干燥后的产物置于Ar气氛中，以5℃/min的升温速率升至350℃，保持恒温进行退火处理12h后，得到负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料。
该负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料在不同放大倍数条件下的扫描电镜图片、透射电镜图片分别如图2、图3所示，图2中a、b、c、e为该复合材料在放大5K倍条件下的扫描电镜图片,d、f为该复合材料在放大10K倍条件下的扫描电镜图片,图3中a、b为该复合材料在放大5K倍条件下的透射电镜图片,c、d为该复合材料在放大10K倍条件下的透射电镜图片,e、f为该复合材料在放大50K倍条件下的透射电镜图片。可见，CoNb2O6材料负载在薄片状的石墨烯表面，且CoNb2O6材料具有主干以及自主干向外延伸的多个分支，其中，主干与任一分支的夹角均为60°。另外，分支还具有自分支向外延伸的多个子分支，分支与任一子分支的夹角也均为60°。
并且，对该负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料进行元素分析，结果如图4所示，可见钴元素、铌元素、氧元素、碳元素均匀分布在复合材料上，未出现元素的偏集，这证明铌酸钴氧化物的成功制备，并与石墨烯很好的复合在一起。
实施例2
将34mg的氧化石墨烯和40mL的无水乙醇于100mL烧杯中搅拌10min，再超声分散30min，得到氧化石墨烯分散液。
将0.25g四水合乙酸钴、1.10g水合草酸铌和60mL无水乙醇于250mL的三口烧瓶中搅拌至完全溶解，得到混合溶液。
在60℃水浴条件下，将氧化石墨烯分散液逐滴加入到装有混合溶液的三口烧瓶中，并且滴加过程中进行搅拌，滴加完成后再持续搅拌30min，得到混合物。
将混合物转移至球磨罐中以600rpm的转速进行球磨，球磨10.5h后将反应溶液转移至水热釜中，在180℃温度条件下进行水热反应，并保持恒温反应24h；反应产物冷却后进行过滤分离，分别用去离子水和无水乙醇交替洗涤4次，并冷冻干燥；最后将干燥后的产物置于Ar气氛中，以5℃/min的升温速率升至500℃，保持恒温进行退火处理12h后，得到负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料。
实施例3
将34mg的氧化石墨烯和40mL的无水乙醇于100mL烧杯中搅拌10min，再超声分散30min，得到氧化石墨烯分散液。
将0.2g四水合乙酸钴、1.05g水合草酸铌和60mL无水乙醇于250mL的三口烧瓶中搅拌至完全溶解，得到混合溶液。
在60℃水浴条件下，将氧化石墨烯分散液逐滴加入到装有混合溶液的三口烧瓶中，并且滴加过程中进行搅拌，滴加完成后再持续搅拌30min，得到混合物。
将混合物转移至球磨罐中以600rpm的转速进行球磨，球磨10.5h后将反应溶液转移至水热釜中，在180℃温度条件下进行水热反应，并保持恒温反应24h；反应产物冷却后进行过滤分离，分别用去离子水和无水乙醇交替洗涤4次，并冷冻干燥；最后将干燥后的产物置于Ar气氛中，以5℃/min的升温速率升至350℃，保持恒温进行退火处理12h后，得到负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料。
实施例4
将40mg的氧化石墨烯和40mL的无水乙醇于100mL烧杯中搅拌10min，再超声分散30min，得到氧化石墨烯分散液。
将0.25g四水合乙酸钴、1.10g水合草酸铌和60mL无水乙醇于250mL的三口烧瓶中搅拌至完全溶解，得到混合溶液。
在60℃水浴条件下，将氧化石墨烯分散液逐滴加入到装有混合溶液的三口烧瓶中，并且滴加过程中进行搅拌，滴加完成后再持续搅拌30min，得到混合物。
将混合物转移至球磨罐中以600rpm的转速进行球磨，球磨10.5h后将反应溶液转移至水热釜中，在180℃温度条件下进行水热反应，并保持恒温反应24h；反应产物冷却后进行过滤分离，分别用去离子水和无水乙醇交替洗涤4次，并冷冻干燥；最后将干燥后的产物置于Ar气氛中，以5℃/min的升温速率升至350℃，保持恒温进行退火处理12h后，得到负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料。
实施例5
将34mg的氧化石墨烯和40mL的无水乙醇于100mL烧杯中搅拌10min，再超声分散30min，得到氧化石墨烯分散液。
将0.2g硝酸钴、0.54g氯化铌和60mL无水乙醇于250mL的三口烧瓶中搅拌至完全溶解，得到混合溶液。
在60℃水浴条件下，将氧化石墨烯分散液逐滴加入到装有混合溶液的三口烧瓶中，并且滴加过程中进行搅拌，滴加完成后再持续搅拌30min，得到混合物。
将混合物转移至球磨罐中以800rpm的转速进行球磨，球磨9h后将反应溶液转移至水热釜中，在160℃温度条件下进行水热反应，并保持恒温反应24h；反应产物冷却后进行过滤分离，分别用去离子水和无水乙醇交替洗涤4次，并冷冻干燥；最后将干燥后的产物置于Ar气氛中，以5℃/min的升温速率升至350℃，保持恒温进行退火处理12h后，得到负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料。
实施例6
将34mg的氧化石墨烯和40mL的无水乙醇于100mL烧杯中搅拌10min，再超声分散30min，得到氧化石墨烯分散液。
将0.25g四水合乙酸钴、1.10g水合草酸铌和60mL无水乙醇于250mL的三口烧瓶中搅拌至完全溶解，得到混合溶液。
在60℃水浴条件下，将氧化石墨烯分散液逐滴加入到装有混合溶液的三口烧瓶中，并且滴加过程中进行搅拌，滴加完成后再持续搅拌30min，得到混合物。
将混合物转移至球磨罐中以600rpm的转速进行球磨，球磨10.5h后将反应溶液转移至水热釜中，在180℃温度条件下进行水热反应，并保持恒温反应24h；反应产物冷却后进行过滤分离，分别用去离子水和无水乙醇交替洗涤4次，并冷冻干燥；最后将干燥后的产物置于Ar气氛中，以5℃/min的升温速率升至400℃，保持恒温进行退火处理12h后，得到负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料。
对比例1
将34mg的氧化石墨烯和40mL的无水乙醇于100mL烧杯中搅拌10min，再超声分散30min，得到氧化石墨烯分散液。
将0.25g四水合乙酸钴、1.10g水合草酸铌和60mL无水乙醇于250mL的三口烧瓶中搅拌至完全溶解，得到混合溶液。
在60℃水浴条件下，将氧化石墨烯分散液逐滴加入到装有混合溶液的三口烧瓶中，并且滴加过程中进行搅拌，滴加完成后再持续搅拌30min，得到混合物。
将混合物转移至球磨罐中以600rpm的转速进行球磨，球磨10.5h后将反应溶液转移至水热釜中，在180℃温度条件下进行水热反应，并保持恒温反应24h；反应产物冷却后进行过滤分离，分别用去离子水和无水乙醇交替洗涤4次，并冷冻干燥，得到负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料。
对比例2
将34mg的氧化石墨烯和40mL的无水乙醇于100mL烧杯中搅拌10min，再超声分散30min，得到氧化石墨烯分散液。
将0.25g四水合乙酸钴、1.10g水合草酸铌和60mL无水乙醇于250mL的三口烧瓶中搅拌至完全溶解，得到混合溶液。
在60℃水浴条件下，将氧化石墨烯分散液逐滴加入到装有混合溶液的三口烧瓶中，并且滴加过程中进行搅拌，滴加完成后再持续搅拌30min，得到混合物。
将混合物在180℃温度条件下进行水热反应，并保持恒温反应24h；反应产物冷却后进行过滤分离，分别用去离子水和无水乙醇交替洗涤4次，并冷冻干燥；最后将干燥后的产物置于Ar气氛中，以5℃/min的升温速率升至350℃，保持恒温进行退火处理12h后，得到负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料。
对实施例1-6以及对比例1-2制备得到的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料进行电化学性能测试，测试结果如表1所示。
表1
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由表1可知，在0.1A/g的电流密度测试条件下，实施例1具有较高的比容量和容量保持率。对实施例1、实施例2、对比例1制备得到的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料在0.1A/g条件下的循环性能进行测试，结果如图5所示。结合表1和图5可知，对比例1由于未进行退火处理，使铌酸钴氧化物的结晶度以及氧化石墨烯的还原度较差，从而导致其经过200次循环后电容量仅为366.3mAh/g。而实施例1、实施例2和实施例6由于退火温度的不同，其循环性能有所差异，当退火温度为350℃时，经过200次循环后其电容量高达642.5mAh/g，容量保持率高达81.2%；当退火温度过高，达到500℃时，负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的结构会有所破坏，导致容量保持率下降。对比例2由于未进行球磨处理，物料混合不均匀，未吸附到氧化石墨烯的表面，导致导电性较差，结构不完整，因此比容量和容量保持率均较低。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料，其特征在于，所述复合材料包括石墨烯以及负载在所述石墨烯表面的CoNb2O6材料，其中，所述CoNb2O6材料包括至少一个主干以及自所述主干向外延伸的多个分支。
2.根据权利要求1所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料，其特征在于，所述主干与任一所述分支的夹角均为58°-62°。
3.根据权利要求2所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料，其特征在于，所述主干的长度为1μm-6μm，所述分支的长度为0.2μm-5μm。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供氧化石墨烯分散液，将所述氧化石墨烯分散液与混合溶液混合后得到混合物，其中，所述混合溶液包括钴源和铌源；以及
将所述混合物依次进行球磨和水热反应，再经过退火处理后，得到所述负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料。
5.根据权利要求4所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述钴源与所述铌源的摩尔比为1:1.5-1:2.5。
6.根据权利要求4所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的浓度为0.5mg/mL-1mg/mL。
7.根据权利要求4所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述铌源与所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的质量比为30:1-40:1。
8.根据权利要求4所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述钴源包括四水合乙酸钴、硝酸钴、氯化钴、硫酸钴中的至少一种，所述铌源包括水合草酸铌、氯化铌中的至少一种。
9.根据权利要求4所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，在将所述氧化石墨烯分散液与所述混合溶液混合的过程中，将所述氧化石墨烯分散液分批加入所述混合溶液中。
10.根据权利要求4所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述球磨的转速为300rpm-900rpm，所述球磨的时间为8h-12h；
及/或，所述水热反应的温度为120℃-200℃，所述水热反应的时间16h-24h；
及/或，所述退火处理的温度为300℃-500℃，所述退火处理的时间6h-12h。
11.一种如权利要求1-3任一项所述的负载铌酸钴氧化物的石墨烯复合材料在锂离子电池负极材料中的应用。
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