[发明专利]高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及电力设备专用电池技术领域，是一种高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料及其制备方法，本发明按照下述步骤得到：钛酸四丁酯、浓盐酸和丙酮混合均匀得到混合物，将混合物在高温条件下密封，发生水热反应得到前驱体并高温煅烧，得到粉末状物质，以N‑甲基‑2‑吡咯烷酮为溶剂，将粉末状物质、导电炭黑和聚偏氟乙烯混合得到浆料物质，将浆料物质涂在铜箔上压制均匀，得到高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料。本发明制备方法简单，得到的高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料为介孔材料，组装成扣式电池使用时，具有放电容量大、导电倍率性能优异和循环性能稳定的优点，在电力设备专用电池领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及电力设备专用电池技术领域，是一种高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料及其制备方法。

背景技术

我国高寒地域分布广阔，青藏高原、新疆、内蒙古和黑龙江、甘肃、山西及云南部分地区，该地区户外电力设备配套电池技术一直难以攻克。锂离子电池具有平台电压高、高功率、良好的循环性能等优点，可以成为户外电池的首要选择之一。

目前商用碳材料负极（天然石墨，中间相碳微球，人造石墨等）由于较低的充放电平台和较高的性价比常被作为锂离子电池负极材料。但是碳负极理论储锂容量较低，安全性不足以及易发生有机溶剂共嵌入等缺点，导致锂离子电池负极材料电容量小、导电倍率性差，以及在后期组装成电池进行充放电测试时，循环稳定性差，因此，开发一种高安全性、高容量的负极材料是提高电池性能的关键。

发明内容

本发明提供了一种高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有锂离子电池负极材料存在放电容量小、导电倍率性不高和循环性能不稳定的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料，按照下述步骤得到：第一步，称取所需量钛酸四丁酯和浓盐酸，以丙酮为溶剂混合均匀，并在室温下搅拌0.5小时至1小时，得到混合物；第二步，将混合物在145℃至155℃条件下密封6h至12h，发生水热反应得到高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料前驱体；第三步，将高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料前驱体在空气气氛中高温煅烧，得到高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述前驱体高温煅烧的温度为395℃至405℃，煅烧时间为2h至2.5h。

上述第二步中，混合物在聚四氟乙烯容器中发生水热反应。

上述以高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料为正极的正极片的制备方法为：以N-甲基-2-吡咯烷酮为溶剂，将高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料、导电炭黑和聚偏氟乙烯按照质量比为8∶1∶1的比例混合均匀并搅拌2小时至2.5小时，得到浆料物质，将浆料物质涂在铜箔上，在温度为115℃至125℃条件下真空干燥11h至12h后，压制均匀，得到以高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料为正极的正极片。

上述每个正极片上，浆料物质中二氧化钛的质量范围为1.2mg至1.5mg。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料的制备方法，按照下述步骤进行：第一步，称取所需量钛酸四丁酯和浓盐酸，以丙酮为溶剂混合均匀，并在室温下搅拌0.5小时至1小时，得到混合物；第二步，将混合物在145℃至155℃条件下密封6h至12h，发生水热反应得到高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料前驱体；第三步，将高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料前驱体在空气气氛中高温煅烧，得到高倍率电池纳米棒状二氧化钛负极材料。

下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

上述前驱体高温煅烧的温度为395℃至405℃，煅烧时间为2h至2.5h。