[发明专利]柔性二氧化钛/硅/二氧化硅锂离子电池电极的制备方法

说明书

本发明公开一种柔性二氧化钛/硅/二氧化硅锂离子电池电极的制备方法，包括负极材料，以碳布为基层，其所述负极材料原位生长在碳布基层上，先通过水热反应在碳布上生长一层二氧化钛纳米线，然后通过CVD的方式在二氧化钛纳米线表面沉底一沉纳米硅颗粒，最后于碳布表面生长一层无定型SiO₂层，这样就可以有效的缓释硅的体积膨胀问题；外层无定型SiO₂即可以缓释硅的体积膨胀，又可以防止电解液分解产生的微量的氢氟酸，刻蚀硅层，提高其循环稳定性；且本发明的方法制备工艺简单可大规模生产操作。

技术领域：

本发明涉及锂电新能源领域，特别是一种柔性二氧化钛/硅/二氧化硅锂离子电池电极的制备方法。

背景技术：

锂离子电池是目前为止通用性最强，适应性最广的二次电池，锂离子电池具有高电压、循环寿命长等优点，已经广泛应用于便携式电子设备和大中型电动设备如手机、笔记本电脑、数码相机、电子产品、电动工具、电动汽车等各个方面。随着科技的快速发展，作为下一代最有前景之一的柔性/可折叠光电子器件的研究备受瞩目。目前所有电子产品将向着轻薄且具有柔性的方向进化。但要使用轻薄且柔性电子产品，就必须有相应的高容量可折叠电池。因此，如何获得柔性且高容量的锂离子电池成为一个巨大难题。开发轻薄且柔性的锂离子电池成为目前锂离子电池领域的研究重要课题之一。柔性锂离子电池是锂离子电池领域新兴的研究方向，因此要实现柔性锂离子电池，必须获得柔性可弯折高容量电极材料是关键。但是，一方面考虑到现有的商业化锂电池负极材料，其理论容量为372 mA h g^-1，开发新的高容量的锂离子电池负极材料具有非常重要的理论研究意义和实际应用价值。另一方面现有的锂离子电池负极制备工艺是将活性物质涂覆在铜箔上，不具备柔性可弯折性。

因此，如何来开发出一种具备柔性可弯折性的锂离子电池极性材料，是当前锂离子电池领域的一个现实问题，具有较大的现实价值和深远的经济价值。

发明内容：

本发明的目的就是要提供一种柔性二氧化钛/硅/二氧化硅锂离子电池电极的制备方法。

包括负极材料，以碳布为基层，采用简单的水热法、CVD沉积Si颗粒和后期的包覆，合成制备出一种柔性TiO₂/Si/SiO₂锂离子负极材料。使用碳布代替传统的铜箔，并将活性材料与集流体进行一体化设计，这样碳布不仅具有优异的导电性和可弯折性，具有较大的现实价值和经济价值。

本发明的一种柔性二氧化钛/硅/二氧化硅锂离子电池电极的制备方法，包括负极材料，以碳布为基层，其所述负极材料原位生长在碳布基层上，先通过水热反应在碳布上生长一层二氧化钛纳米线，然后通过CVD的方式在二氧化钛纳米线表面沉底一沉纳米硅颗粒，最后于碳布表面生长一层无定型SiO₂层。

所述的一种柔性二氧化钛/硅/二氧化硅锂离子电池电极的制备方法，其包括如下具体步骤为：

（1）将所需碳布浸泡于清洗溶液中进行清洗，除去碳布表面的油污，取出干燥；

（2）将（1）步干燥的碳布置于四氯化钛乙醇溶液中，浸泡20-28小时；

（3）制钛酸四丁酯溶液，将一定量的浓盐酸和与浓盐酸相等量的去离子水中混合为盐酸溶液，向盐酸溶液中加入占盐酸溶液体积比为1-2.5%的钛酸四丁酯，制为钛酸四丁酯溶液；

（4）将（2）步制备的碳布浸入（3）步的钛酸四丁酯溶液中，然后置于聚四氟乙烯的反应釜中，进行反应，然后用乙醇冲洗，干燥，为浸钛酸四丁酯碳布；

（5）将（4）步的浸钛酸四丁酯碳布利用CVD工艺在二氧化钛纳米线表面沉积一层纳米硅颗粒的碳布；

（6）将（5）步制备的碳布置于硅酸四丁酯溶液中，加入浓氨水，于60-80℃水浴加热1-3h，取出烘干，即为柔性二氧化钛/硅/二氧化硅锂离子电池电极。