[發明專利]一種應用于鋰電池負極的聚苯胺包覆Ti2

在審

• 申請號: 202011511101.7
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112635768A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 熊劍;劉凱;費安杰;虞雷
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58;H01M4/136;H01M4/1397;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 余曉雪

本發明涉及電極材料制備技術領域，具體公開了一種應用于鋰電池負極的聚苯胺包覆Ti₂Nb₁₀O₂₉復合微球材料的制備方法。本發明以五氯化鈮和鈦酸異丙酯分別為鈮源和鈦源，通過溶劑熱反應和脫水處理得到Ti₂Nb₁₀O₂₉微球材料，然后，將Ti₂Nb₁₀O₂₉微球材料加入到苯胺和十二烷基硫酸鈉混合溶液中，超聲分散后，加入含有過硫酸銨的鹽酸，進行攪拌反應，得到聚苯胺包覆Ti₂Nb₁₀O₂₉復合微球電極材料。本發明的聚苯胺包覆Ti₂Nb₁₀O₂₉復合微球電極材料中聚苯胺包覆在Ti₂Nb₁₀O₂₉材料的表面，加快了電子在Ti₂Nb₁₀O₂₉微球材料之間的傳導，從而減少了電子的傳輸時間，有效地提高嵌鋰容量和倍率性能，將本發明制得的聚苯胺包覆Ti₂Nb₁₀O₂₉復合微球電極材料用做鋰離子電池的負極材料，其容量密度至高可達272 mAh/g。

技術領域

本發明涉及電極材料制備技術領域，具體涉及一種應用于鋰電池負極的聚苯胺包覆Ti₂Nb₁₀O₂₉復合微球材料的制備方法。

背景技術

在新能源技術興起的今天，鋰離子電池因其較高的能量密度、較好的循環使用性能以及綠色環保等優勢，在筆記本電腦、計算機、移動電話、數碼相機以及便攜式醫療器件等領域得到廣泛應用。此外，新能源汽車市場的迅猛發展也催生了對高比能鋰離子電池的迫切需求。在鋰離子電池的研究體系當中，制約其性能提高的因素主要是電極材料。而鋰離子電池電極材料中正極材料對性能的影響幅度不大，相對而言，負極材料對鋰電池整體體系的影響較大。在提高鋰離子電池電化學性能上，除了對電極材料的改性之外，同樣不能忽視電池產品是否安全，以及隨著使用次數的增加循環性能下降是否嚴重等問題。因此，尋求一種高性能的、價格低廉的以及安全性能良好的鋰離子電池負極材料是現今研究者們必須解決的問題。

近年來，鈦鈮氧化物在鋰離子電池領域的研究與應用獲得了日益廣泛的關注。以Ti₂Nb₁₀O₂₉為例，其具有較高的理論比容量(較同電位的Li₄Ti₅O₁₂高100mAh/g左右)、較高的庫倫效率(1C下首次庫倫效率高達97％)以及較低的嵌鋰電位，并且在充放電過程中不易產生SEI膜和鋰枝晶，能夠有效提高鋰離子電池的循環性能、安全性能和使用壽命，是一種極具應用前景的新型鋰電池負極材料。然而鈦鈮氧化物材料較差的導電性(包括電子導電性和離子導電性)，使其電化學性能受到很大限制。

發明內容

本發明旨在提出一種應用于鋰電池負極的聚苯胺包覆Ti₂Nb₁₀O₂₉復合微球材料的制備方法，以解決現有鈦鈮氧化物材料導電性較差的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是按如下方案實現的：

一種應用于鋰電池負極的聚苯胺包覆Ti₂Nb₁₀O₂₉復合微球材料的制備方法，包括以下步驟：

1)制備Ti₂Nb₁₀O₂₉微球：將五氯化鈮溶于有機溶劑(例如無水乙醇、冰醋酸等)中，然后，向其中加入鈦酸異丙酯，攪拌混合并進行溶劑熱反應，待所述溶劑熱反應結束后，過濾，洗滌，干燥，再在空氣氛圍下進行煅燒處理，得到Ti₂Nb₁₀O₂₉微球；