[發明專利]一種鈦鈮氧納米棒/碳納米纖維陣列電極的制備方法

有效

• 申請號: 201711030898.7
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107808956B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 陳明華;亓美麗;陳慶國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

一種鈦鈮氧納米棒/碳納米纖維陣列電極的制備方法，它涉及一種電極的制備方法。本發明的目的是要解決現有Ti₂Nb₁₀O₂₉導電率低，輸出功率大時容量會大幅降低的問題。方法：一、制備聚酰亞胺酸；二、制備聚酰亞胺納米纖維；三、熱亞胺化處理；四、炭化處理；五、制備混合溶液A；六、制備混合溶液B；七、水熱反應，得到基片和干燥的粉末；八、退火，得到Ti₂Nb₁₀O₂₉納米棒/碳納米纖維陣列電極和Ti₂Nb₁₀O₂₉納米顆粒。本發明可獲得一種Ti₂Nb₁₀O₂₉納米棒/碳納米纖維陣列電極的制備方法。

技術領域

本發明涉及一種電極的制備方法。

背景技術

由于人們對便攜式電子設備的需求快速增長，刺激了鋰離子電池產業的迅速發展。鋰離子電池具有較高的能量密度和較長的使用壽命，其已經廣泛應用于人們日常生活之中。石墨是目前商業應用最廣的負極材料，但其有限的理論能量無法滿足日益增長的能量需求。然而，由于初次充電過程中有機電解液的分解在石墨電極上形成鈍化固體電解質膜(SEI)，在這一過程中會消耗大量的金屬鋰，且其過程是不可逆轉的。此外，石墨具有較低的Li⁺存儲電勢，會產生安全問題。如以高電流密度放電或充電時,會有鋰金屬析出形成鋰織晶，造成電池的短路；同時，析出的金屬鋰也可能會和電解液反應，在反應過程中會產生大量的熱，造成危險事故的發生。為解決上述問題，Li₄Ti₅O₁₂(LTO)被廣泛用于鋰離子電池電極材料，因其對于Li⁺具有一個1～2V的氧化還原反應電位，這消除了在電化學反應過程中鋰金屬析出的可能，而具有高安全性能和優異的循環穩定性。但是LTO的儲鋰能力低于石墨，LTO的理論容量僅為175mAh/g，這限制鋰離子電池的發展。而Ti₂Nb₁₀O₂₉的理論容量為247mAh/g的材料，具有較高的循環穩定性能，可代替原來廣泛應用的LTO電極，不過，Ti₂Nb₁₀O₂₉導電率低，存在輸出功率大時容量會大幅降低的問題。

發明內容

本發明的目的是要解決現有Ti₂Nb₁₀O₂₉導電率低，輸出功率大時容量會大幅降低的問題，而提供一種鈦鈮氧納米棒/碳納米纖維陣列電極的制備方法。

一種鈦鈮氧納米棒/碳納米纖維陣列電極的制備方法是按以下步驟完成的：

一、制備聚酰亞胺酸：

將4,4′-二氨基二苯醚溶解到N,N-二甲基乙酰胺中，再分3次～5次加入均苯四甲酸二酐，再在室溫下攪拌反應2h～3h，得到聚酰胺酸；

步驟一中所述的4,4′-二氨基二苯醚的質量與N,N-二甲基乙酰胺的體積比為(2g～5g):40mL；

步驟一中所述的4,4′-二氨基二苯醚與均苯四甲酸二酐的摩爾比為1:(1～1.05)；

二、制備聚酰亞胺納米纖維：

利用靜電紡絲設備對聚酰胺酸進行靜電紡絲，得到表面部分固化的聚酰亞胺納米纖維；

三、熱亞胺化處理：