[发明专利]三维多孔负载二氧化钛的锂电负极材料及其制备方法在审

专利信息
申请号: 202010357504.4 申请日: 2020-04-29
公开(公告)号: CN111517821A 公开(公告)日: 2020-08-11
发明(设计)人: 钱佳豪;毕辉;万冬云 申请(专利权)人: 上海大学
主分类号: C04B38/06 分类号: C04B38/06;C04B35/524;C04B41/85;H01M4/48;H01M10/0525;B82Y30/00
代理公司: 上海精晟知识产权代理有限公司 31253 代理人: 冯子玲
地址: 200444*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 三维 多孔 负载 氧化 负极 材料 及其 制备 方法
【说明书】:

本申请涉及电池材料技术领域,公开了一种三维多孔负载二氧化钛的锂电负极材料及其制备方法,该制备方法包括如下步骤:将钛酸四丁酯和无水乙醇溶液混合并充分搅拌,形成混合溶液;将三聚氰胺泡沫浸入所述混合溶液中,挤压所述三聚氰胺泡沫使之充分吸收所述混合溶液;将所述三聚氰胺泡沫放入烘箱中,使所述三聚氰胺泡沫表面的乙醇充分挥发;将吸满钛酸四丁酯的三聚氰胺泡沫放入CVD管式炉中,在通氩气的气氛下升温至给定温度,并保温给定时间,获得三维多孔负载二氧化钛的锂电负极材料。本申请所制备出的材料具备优异的电化学性能。

技术领域

本申请涉及一种高弹性三维多孔负载二氧化钛的锂电负极材料的制备方法,属于锂电负极材料领域。

背景技术

近几年来,锂离子插层材料作为廉价和高效的锂离子电池材料受到了很大的关注。纳米二氧化钛因其约1.8V(相对于Li/Li+)的式量电位而成为2V锂离子电池的一个有潜力的候选材料,并且纳米二氧化钛颗粒可以避免电解质的分解和锂枝晶的形成。

二氧化钛复合碳化三聚氰胺泡沫的三维多孔结构可以提供更多锂离子转移通道,并且可以作为无粘结剂电极,非常适合作为锂离子电池的负极材料。二氧化钛/碳材料的复合材料已经得到了很好的应用作为太阳能光催化剂和电极的研究锂离子电池材料。

为了制备三维多孔负载二氧化钛的锂电负极材料,为在光催化和储能等方面进一步应用提供了思路。最近几年来,纳米二氧化钛颗粒的制备与复合方法的改进受到了很大的关注,并且也取得了重大突破。比如,溶胶凝胶法已经被证明是最常用并且很有效的一种方法,通过钛酸四丁酯,乙醇,冰醋酸,浓硝酸和去离子水从而得到稳定的溶胶,最后通过焙烧得到纳米二氧化钛颗粒。然而,溶胶凝胶法存在放大制备困难,实验条件复杂等问题。此外,通过四氯化钛气相氧化法也能得到优质的二氧化钛粉体,主要通过将四氯化钛和氧气同时加热到一定温度,然后一起通入反应器中反应,但是这种方法对于工艺的控制条件非常的复杂,难度较大。另外,通过钛醇盐的气相分解法也能在低温下获得单分散的球形纳米二氧化钛颗粒,该工艺以钛醇盐为原料,通过某些气体作为载体将其蒸气导入热分解炉进行热分解反应。但是其制备出的纳米二氧化钛颗粒多为非晶型和锐钛矿型,如要得到金红石型还需要经过高温煅烧。因此,寻求出更加简易可行的三维多孔负载二氧化钛的锂电负极材料的制备方法具有重大的科研意义与实际应用需求。

发明内容

为了解决上述技术问题,本申请的实施方式提供了一种三维多孔负载二氧化钛的锂电负极材料的制备方法,包括如下步骤:

将钛酸四丁酯和无水乙醇溶液混合并充分搅拌,形成混合溶液;

将三聚氰胺泡沫浸入所述混合溶液中,挤压所述三聚氰胺泡沫使之充分吸收所述混合溶液;

将所述三聚氰胺泡沫放入烘箱中,使所述三聚氰胺泡沫表面的乙醇充分挥发;

将吸满钛酸四丁酯的三聚氰胺泡沫放入CVD管式炉中,在通氩气的气氛下升温至给定温度,并保温给定时间,获得三维多孔负载二氧化钛的锂电负极材料。

以及,本申请的另一实施方式还提供了一种三维多孔负载二氧化钛的锂电负极材料,采用前述的制备方法制备而成。

可选地,所述钛酸四丁酯和无水乙醇溶液的体积比为1:3。

可选地,所述烘箱的烘烤温度为80摄氏度。

可选地,所述管式炉的升温温度为700-850℃。

可选地,所述管式炉的升温温度为800℃。

可选地,在所述步骤中,保温温度与升温温度一致。

可选地,所述保温时间为1至2小时。

可选地,所述氩气的流量为300sccm。

可选地,所述钛酸四丁酯和所述无水乙醇的摩尔比为1:25。

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