[發(fā)明專利]二氧化鈦@石墨烯@二氧化鈦負(fù)極材料的制備方法及產(chǎn)品和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111021547.6
• 申請日: 2021-09-01
• 公開（公告）號: CN113753946B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔大祥;吳曉燕;林琳;王敬鋒;陳超
• 申請（專利權(quán)）人: 上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C01G23/047
• 分類號: C01G23/047;C01G23/053;C01B32/184;H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/0525
• 代理公司: 上海東亞專利商標(biāo)代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本發(fā)明提供一種二氧化鈦@石墨烯@二氧化鈦負(fù)極材料的制備方法，包括如下步驟，將二氧化鈦加入到有機鋰鹽中的有機烴溶液中磁力攪拌；在室溫氬氣條件下混合液攪拌5~8天，用有機烴溶劑洗滌并減壓干燥，得LiTiO₂；再將LiTiO₂加入去離子水超聲，得層剝離的LiTiO₂；將CTAB完全溶解到去離子水中，將其與層剝離的LiTiO₂充分混合并超聲，形成層剝離的LiTiO₂?CTA⁺溶液，向該溶液中加入氧化石墨烯的分散溶液，繼續(xù)超聲，形成LiTiO₂?CTA⁺?GO溶液；將上述溶液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中加入還原劑反應(yīng)，所得沉淀物經(jīng)過濾、洗滌，凍干得二氧化鈦@石墨烯@二氧化鈦負(fù)極材料。該負(fù)極材料比表面積大和導(dǎo)電性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種二氧化鈦@石墨烯@二氧化鈦負(fù)極材料的制備方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著社會的發(fā)展，鋰離子電池備受關(guān)注。鋰離子電池是目前世界上最為理想的可充電電池，它不僅具有能量密度大、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)及污染小等優(yōu)點。隨著技術(shù)的進(jìn)步，鋰離子電池將廣泛應(yīng)用于電動汽車、航空航天及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域，因此，研究與開發(fā)動力用鋰離子電池及相關(guān)材料具有重大的意義。對于動力用鋰離子電池而言，其關(guān)鍵是提高功率密度和能量密度，而功率密度和能量密度提高的根本是電極材料，特別是負(fù)極材料的改善。

自上世紀(jì)90年代初，日本的科技工作者開發(fā)出了層狀結(jié)構(gòu)的碳材料，碳材料是最早為人們所研究并應(yīng)用于鋰離子電池商品化的材料，至今仍是大家關(guān)注和研究的重點之一，但是碳負(fù)極材料存在一些缺陷：電池化成時，與電解液反應(yīng)形成SEI膜，導(dǎo)致電解液的消耗和較低的首次庫倫效率；電池過充時，可能會在碳電極表面析出金屬鋰，形成鋰枝晶造成短路，導(dǎo)致溫度升高，電池爆炸；另外，鋰離子在碳材料中的擴散系數(shù)較小，導(dǎo)致電池不能實現(xiàn)大電流充放電，從而限制了鋰離子電池的應(yīng)用范圍。

二氧化鈦@石墨烯@二氧化鈦材料作為鋰離子電池負(fù)極材料，通過三明治結(jié)構(gòu)，具有較高的Li+儲存容量。該材料被認(rèn)為是一種具有前途的鋰離子電池負(fù)極材料。

本發(fā)明提供一種二氧化鈦@石墨烯@二氧化鈦負(fù)極材料的制備方法，石墨烯能夠提高材料的導(dǎo)電性以及三明治結(jié)構(gòu)的二氧化鈦@石墨烯@二氧化鈦具有較大的比表面積和電導(dǎo)率，進(jìn)一步有利于提高材料的電化學(xué)性能。該制備工藝相對簡單，易操作。

本發(fā)明提供一種二氧化鈦@石墨烯@二氧化鈦負(fù)極材料的制備方法。該結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積和較好的導(dǎo)電性，能夠阻止電解液對材料的腐蝕發(fā)生副反應(yīng)，進(jìn)而可以提高材料的電化學(xué)性能。解決了在鋰離子電池循環(huán)過程中比容量衰減相對較快電化學(xué)性能相對較差的問題。并且制備方法簡單，工藝條件容易實現(xiàn)，能量消耗低，且制備無污染。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的在于提供一種二氧化鈦@石墨烯@二氧化鈦負(fù)極材料的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于：提供上述方法制備的二氧化鈦@石墨烯@二氧化鈦負(fù)極材料產(chǎn)品。

本發(fā)明的又一目的在于：提供上述產(chǎn)品的應(yīng)用。

本發(fā)明目的通過下述方案實現(xiàn)，一種二氧化鈦@石墨烯@二氧化鈦負(fù)極材料的制備方法，具體步驟為：

第一步：將二氧化鈦加入到有機鋰鹽中的有機烴溶液中磁力攪拌2~3 h，其中二氧化鈦和有機鋰鹽的摩爾量比為1:2；

第二步：在室溫惰性氬氣氣氛條件下，將上述混合液攪拌5~8天，用有機烴溶劑洗滌并且在減壓條件下干燥，得LiTiO₂；

第三步：再將LiTiO₂加入去離子水中，超聲2~3 h，得層剝離的LiTiO₂；