[发明专利]一种钛铌氧纳米棒/碳纳米纤维阵列电极的制备方法

说明书

一种钛铌氧纳米棒/碳纳米纤维阵列电极的制备方法，它涉及一种电极的制备方法。本发明的目的是要解决现有Ti₂Nb₁₀O₂₉导电率低，输出功率大时容量会大幅降低的问题。方法：一、制备聚酰亚胺酸；二、制备聚酰亚胺纳米纤维；三、热亚胺化处理；四、炭化处理；五、制备混合溶液A；六、制备混合溶液B；七、水热反应，得到基片和干燥的粉末；八、退火，得到Ti₂Nb₁₀O₂₉纳米棒/碳纳米纤维阵列电极和Ti₂Nb₁₀O₂₉纳米颗粒。本发明可获得一种Ti₂Nb₁₀O₂₉纳米棒/碳纳米纤维阵列电极的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种电极的制备方法。

背景技术

由于人们对便携式电子设备的需求快速增长，刺激了锂离子电池产业的迅速发展。锂离子电池具有较高的能量密度和较长的使用寿命，其已经广泛应用于人们日常生活之中。石墨是目前商业应用最广的负极材料，但其有限的理论能量无法满足日益增长的能量需求。然而，由于初次充电过程中有机电解液的分解在石墨电极上形成钝化固体电解质膜(SEI)，在这一过程中会消耗大量的金属锂，且其过程是不可逆转的。此外，石墨具有较低的Li⁺存储电势，会产生安全问题。如以高电流密度放电或充电时,会有锂金属析出形成锂织晶，造成电池的短路；同时，析出的金属锂也可能会和电解液反应，在反应过程中会产生大量的热，造成危险事故的发生。为解决上述问题，Li₄Ti₅O₁₂(LTO)被广泛用于锂离子电池电极材料，因其对于Li⁺具有一个1～2V的氧化还原反应电位，这消除了在电化学反应过程中锂金属析出的可能，而具有高安全性能和优异的循环稳定性。但是LTO的储锂能力低于石墨，LTO的理论容量仅为175mAh/g，这限制锂离子电池的发展。而Ti₂Nb₁₀O₂₉的理论容量为247mAh/g的材料，具有较高的循环稳定性能，可代替原来广泛应用的LTO电极，不过，Ti₂Nb₁₀O₂₉导电率低，存在输出功率大时容量会大幅降低的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有Ti₂Nb₁₀O₂₉导电率低，输出功率大时容量会大幅降低的问题，而提供一种钛铌氧纳米棒/碳纳米纤维阵列电极的制备方法。

一种钛铌氧纳米棒/碳纳米纤维阵列电极的制备方法是按以下步骤完成的：

一、制备聚酰亚胺酸：

将4,4′-二氨基二苯醚溶解到N,N-二甲基乙酰胺中，再分3次～5次加入均苯四甲酸二酐，再在室温下搅拌反应2h～3h，得到聚酰胺酸；

步骤一中所述的4,4′-二氨基二苯醚的质量与N,N-二甲基乙酰胺的体积比为(2g～5g):40mL；

步骤一中所述的4,4′-二氨基二苯醚与均苯四甲酸二酐的摩尔比为1:(1～1.05)；

二、制备聚酰亚胺纳米纤维：

利用静电纺丝设备对聚酰胺酸进行静电纺丝，得到表面部分固化的聚酰亚胺纳米纤维；

三、热亚胺化处理：