[发明专利]一种基于TiO2

说明书

本发明涉及负极材料领域，特别是涉及一种基于TiO₂的人工电解质界面膜修饰硬碳负极的制备方法，包括如下步骤：对植物纤维进行提纯与选择性氧化；将提纯后的植物纤维进行烧结，并粉碎；将粉碎后的硬碳材料进行涂布得到硬碳负极；将TiO2通过喷雾热解法复合在硬碳负极表面；本发明所述的制备方法工艺简单，流程短，无污染，成本较低，反应条件易控；采用本发明制备的硬碳负极材料具有较高的比容量与较高的首效，同时具有优异的循环稳定性等，有利于高性能钠离子电池或锂离子电池负极的工业化生产。

技术领域

本发明涉及负极材料领域，特别是涉及一种基于TiO₂的人工电解质界面膜 修饰硬碳负极及其制备方法。

背景技术

构建清洁低碳安全高效的能源体力，实施可再生能源替代行动，深化电力 体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统的脚步越来越紧，激发了大量 的科研人员对于锂离子电池负极材料的研究和探索，而随着对于电池能量密度 的要求越来越高，仅仅依靠石墨材料已无法满足人类当今社会对于电池应用的 要求。而在非石墨碳材料中，具有类石墨结构与丰富空隙分布的硬碳因其低电 压平台，容量大等特点被认为是理想材料。而硬碳材料由于其初始库伦效率 (ICE)较低，限制了其实际应用，因此提升硬碳材料的首圈库伦效率对于硬碳 负极的开发拥有着巨大的意义，在此我们希望通过调整硬碳与电解质之间的界 面结构来减少电解液的不可逆分解，从而提升硬碳负极材料的ICE。

现有技术公开了一种人工界面保护膜、锂电池负极及其制备方法，该方法 通过溶液浇铸法制备聚氨酯/导电锂盐复合膜，此方法得到的人工界面膜层厚度 较厚，直接导致全电的组装会受限于负极的厚度，且离子电导率较低，不具备 工业化生产条件及商业应用潜力。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种性能优异的基于TiO₂的人工电解质 界面膜修饰硬碳负极。

本发明提供一种基于TiO₂的人工电解质界面膜修饰硬碳负极的制备方法， 合成工艺简单、条件可控、成本低廉、易于扩大生产。

本发明采用如下技术方案：

一种基于TiO₂的人工电解质界面膜修饰硬碳负极的制备方法，包括如下步 骤：

S1、将植物纤维置于质量比为1:1的去离子水和乙醇的混合溶液中洗涤，除 去表面灰尘和杂质，在80℃下干燥6h；取出干燥后的植物纤维，置于200ml浓 度为0.1～4mol/L的NaOH溶液中，在80℃下搅拌4h，除去表面胶质等组分，搅 拌结束后，用去离子水洗涤植物纤维至中性；将收集到的植物纤维置于100ml 浓度为0.1～1mol/L的氯的含氧盐溶液中，用乙酸调节溶液PH值至4.5，于80℃ 下搅拌1h，搅拌结束后将处理得到的植物纤维置于去离子和乙醇质量比为1:1 的溶液中洗涤三次，在80℃下干燥，得到预处理后的植物纤维；

S2、将预处理后的植物纤维进行烧结，得到硬碳材料；将硬碳材料进行粉 碎后，将硬碳材料、CMC、SP、SBR混合制成水基浆料，将得到的浆料涂在铜 箔上，于100℃的真空干燥箱中干燥12h，得到硬碳材料负极；

S3、将无水乙醇和乙酰丙酮按照一定的比例混合，然后缓慢加入一定量的 钛酸丁酯，搅拌2h，然后静置陈化6h，得到涂膜液；

S4、将得到的硬碳材料负极放置于基板上，控制加热温度为300～500℃，然 后将涂膜液通过液压泵输送到雾化喷咀出，与高压气体在喷枪头处充分混合后 随气流喷出雾化，喷出的雾化气体打在距离喷枪10cm的硬碳材料负极上，保温 时间为10min，在硬碳电极表面形成一定厚度的界面层，即得到人工电解质界面 膜修饰的硬碳负极。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤S1中，所述植物纤维为农作 物秸秆、植物秆茎中的一种或两种组合；所述农作物秸秆包括但不限于秆稻壳、 稻草、麦秸、玉米秸秆、棉花秆、木屑、竹屑。