[发明专利]导电聚合物包覆TiO2(B)负极材料的制备及应用

说明书

本发明涉及一种导电聚合物包覆TiO₂(B)负极材料的制备及应用，属于锂离子电池材料技术领域。通过湿法包覆技术制备了导电聚合物包覆的TiO₂(B)一维纳米带复合材料；该制备工艺操作简单、成本低廉，并且作为锂离子电池负极材料具有良好的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及导电聚合物包覆TiO₂(B)负极材料的制备及应用。

背景技术

TiO₂(B)为单斜晶系，具有开放式的晶体结构，可允许锂/钠离子的可逆脱嵌。TiO₂(B)材料的脱嵌锂热力学研究表明，TiO₂(B)晶体结构有三个位置可供锂嵌入（A1、A2 和C），总量高达Li_1.25TiO₂(B)，而电化学实际嵌锂量可达0.75~0.9(理论电化学容量335 mA h g^-1)。在放电过程中，存在两相反应(Li_xTiO₂, x=0.24~0.41)，成为制约锂离子扩散的控制过程，极大的影响了该体系材料的脱嵌锂行为。TiO₂(B)材料具有明显的锂离子嵌入式赝电容效应，整个电化学充放电过程具有电容行为和离子扩散控制行为。通过对该材料的充放电过程中的动力学特性分析，在放电阶段(Li_xTiO₂, x=0.24~0.41)，其电化学行为明显受到锂离子扩散行为控制，而其他阶段的电化学充放电行为则由电容行为控制。TiO₂(B)作为锂离子电池电极材料，大电流放电性能(倍率特性)不佳，且其导电性差，限制了其进一步应用。因此提高TiO₂(B)负极材料的电子电导性和锂离子扩散速率是改善其电化学性能的关键。现阶段TiO₂(B)材料的改性研究主要基于材料纳米化、表面包覆、以优良电子导体为基底生长TiO₂(B)和多相界面储锂等方面。因此通过材料纳米化（缩短了离子扩散距离）和表面包覆（表面充当导电介质）两种方法共同作用使其电化学性能得到显著改善。本发明利用湿法包覆技术成功合成了导电聚合物包覆TiO₂(B)电极材料，并且在储能上进行了应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于：（1）提供一种导电聚合物包覆TiO₂(B)电极材料的制备方法，该制备方法操作简单、成本低廉；（2）通过所述方法制备的导电聚合物包覆TiO₂(B)负极材料具有独特的形貌、电化学性能良好等优势；（3）导电聚合物包覆TiO₂(B)负极材料在锂离子电池方面的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种导电聚合物包覆TiO₂(B)负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）前驱体制备：将二氧化钛加入到浓碱溶液中搅拌均匀，在均相反应仪中通过水热法合成混液，然后进行多次洗涤抽滤，并加入适量的酸溶液搅拌12小时，接着将溶液数次洗涤抽滤，最后进行冷冻干燥，得到前驱体；

（2）将步骤（1）所述的前驱体进行高温热处理得到TiO₂(B)；

（3）湿法包覆技术制备导电聚合物包覆TiO₂(B)：将步骤（2）所述的TiO₂(B)加入到含有导电聚合物的溶液中，搅拌均匀后，将混液离心洗涤，然后进行真空干燥得到导电聚合物包覆的TiO₂(B)。

进一步，所述步骤（1）中，浓碱溶液的摩尔浓度为10~15 mol/L，浓碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种；所述步骤（1）中，二氧化钛与浓碱液的摩尔比为1：120~1：180；所述步骤（1）中，酸溶液为盐酸或硝酸中的一种或多种；酸的摩尔浓度为0.1 mol/L。