[发明专利]锐钛矿TiO2混合碳纳米管的锂离子电池负极材料

说明书

技术领域

本发明涉及负极材料领域技术，尤其是指一种锐钛矿TiO₂混合碳纳米管的锂离子电池负极材料。

背景技术

锂离子电池由于其能量密度高、循环性能好，得到了广泛的应用，在很多领域逐渐取代了传统的铅酸电池等化学电源。特别是随着能源与环境问题的日益凸显，新能源产业得到了越来越多的重视。混合动力汽车和电动汽车行业发展迅速，锂离子电池作为其中重要的储能装置被广泛应用。

二氧化钛由于其在光催化、光解水、传感器、染料敏化太阳能电池和锂离子电池等领域具有广阔的应用前景，已经成为材料领域研究的热点。常见的二氧化钛主要包括四种晶相：锐钛相、金红石相、板钛矿相和TiO₂(B) 相。在所有的晶相中，TiO₂(B) 型二氧化钛属于单斜晶系，结构最为疏松，具有较大的层间距以及较小的密度，有利于锂离子的嵌入和脱除，因而在锂离子电池方面的应用具有潜在的优越性能。

在很大程度上，TiO₂(B) 的尺寸、形貌和晶体的生长方向都会影响其在锂离子电池中的应用。比如，纳米尺寸和交叉网络可以缩短锂离子及电子的传输距离，小尺寸的TiO₂(B) 能够扩大电极与电解液的接触面积，减小电流密度，降低电池内阻，提高电池性能。

然而，目前二氧化钛（B）负极材料依然存在循环性能与倍率充放电性能不好等问题，因此，开发一种循环性能与倍率充放电性能好、首次充放电效率高的负极材料制备方法是所属领域的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种锐钛矿TiO₂混合碳纳米管的锂离子电池负极材料，其能有效解决现有之二氧化钛（B）负极材料循环性能与倍率充放电性能不好等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种锐钛矿TiO₂混合碳纳米管的锂离子电池负极材料，由下列重量份的原料制成：锐钛矿TiO₂ 360～390、碳纳米管50～60、石墨45～55、镓粉 6～8、铯粉 4～6、钴酸锂 4～6、氧化铈 2～4以及过硫酸铵 2～3。

作为一种优选方案，所述碳纳米管为单壁、双壁、多壁碳纳米管或其混合物。

作为一种优选方案，所述碳纳米管管径为50～80nm，管长为10～25μm。

作为一种优选方案，所述石墨为天然石墨、人造石墨中的至少一种。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

通过配合采用锐钛矿TiO₂和碳纳米管，并选用本发明配方，制备得到锐钛矿TiO₂混合碳纳米管的锂离子电池负极材料，取代了传统之二氧化钛（B）负极材料，本发明的导电性能和机械性能得到了更大的提升，由于导电性能和机械性能的提升，作为锂离子电池负极材料时，循环性能与倍率充放电性能、首次充放电效率都得到进一步的提升；并且，本发明制备方法工艺简单，生产成本较低，制备过程简单易行。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明的制备流程示意图。

具体实施方式

本发明揭示一种锐钛矿TiO₂混合碳纳米管的锂离子电池负极材料，由下列重量份的原料制成：锐钛矿TiO₂ 360～390、碳纳米管50～60、石墨45～55、镓粉 6～8、铯粉 4～6、钴酸锂 4～6、氧化铈 2～4以及过硫酸铵 2～3。所述碳纳米管为单壁、双壁、多壁碳纳米管或其混合物，所述碳纳米管管径为50～80nm，管长为10～25μm。所述石墨为天然石墨、人造石墨中的至少一种。

制备时，如图1所示，包括有以下步骤：

（1）分散：将锐钛矿TiO₂、石墨、镓粉、铯粉、钴酸锂、氧化铈和过硫酸铵分散于溶剂中，超声1～3h，得到混合浆料；

（2）研磨：将混合浆料使用砂磨机研磨2～4 h，研磨速度为1000～2200 r/min，然后加入溶剂调节混合浆料的固体质量含量至10～30%；