一种复合纤维负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池负极材料技术领域，具体涉及一种钛酸铁/二氧化钛/活性炭复合纤维负极材料及其制备方法。本发明专利技术利用过渡金属钛酸盐取代过渡金属氧化物与二氧化钛复合，并形成长程连续的纤维，可提高电极的结构稳定性、电子导电性与锂离子扩散能力，大大提高了材料的高倍率性能和循环稳定性；所制备的钛酸铁/二氧化钛/活性炭复合纤维负极材料，可直接用作锂离子电池自支撑负极，无需集流体、粘结剂和传统的电极制备过程，同时兼顾电极中不同物相间的界面匹配和高导电等要求，满足锂离子电池负极材料高比容、高功率特性。

Composite fiber negative electrode material and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of negative electrode materials for lithium ion batteries, in particular relates to an iron titanate / titanium dioxide / activated carbon composite fiber negative electrode material and a preparation method thereof. The invention uses transition metal substituted titanate transition metal oxide and titanium dioxide composite fiber, and the formation of long-term continuous, can improve the electrode structure stability, electronic conductivity and lithium ion diffusion ability, greatly improves the high rate performance and cycle stability of materials; the preparation of titanate Fe / TiO2 / activated carbon composite fiber can be directly used as anode material, lithium ion battery anode without self support, collector, binder and electrode for the traditional preparation process, at the same time and different electrode interface, and high conductivity, etc., to meet the high specific volume, high power characteristics of anode materials for lithium ion batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种复合纤维负极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池负极材料
，具体涉及一种钛酸铁/二氧化钛/活性炭复合纤维负极材料及其制备方法。
技术介绍
高的能量密度和功率密度是大型储能、电动汽车等领域对锂离子电池的迫切需求。石墨作为目前商业化的锂离子电池负极材料因其容量小、离子电导率低和低电压下循环容易产生锂枝晶造成的安全性问题而使其在动力电池应用中受到限制。因此，开发高容量、高功率、寿命长、安全性好的负极材料成为锂离子电池相关研究中必须要解决的问题之一。将不同类型的电极材料复合起来构成复合电极，不仅可以改变单相电极材料的电压平台，而且通过协同作用效应改善电极的循环和倍率性能，成为目前开发负极材料的重要方法。其中，TiO2与过渡金属氧化物复合，如TiO2/Fe2O3、TiO2/MnO2、TiO2/Co3O4等等，结合了过渡金属氧化物高的比容量和TiO2良好的结构稳定性，成为高容量、高倍率电极材料重点研究对象之一。然而分析发现：过渡金属氧化物与TiO2属于不同类型负极材料，嵌/脱锂过程中会经受比TiO2大的多的体积膨胀和收缩，随着充放电循环两者之间可能会导致高的界面应力集中，甚至界面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合纤维负极材料，其特征在于：所述复合纤维负极材料为钛酸铁/二氧化钛/活性炭复合纤维负极材料，是由钛酸铁、二氧化钛、活性炭三相复合构成，活性炭作为复合纤维骨架，钛酸铁/二氧化钛复合纳米颗粒镶嵌于活性炭骨架体内或表面；纤维直径500～1000纳米，孔隙率为50～80％；复合纤维负极材料中碳含量为20～30％，钛酸铁与二氧化钛摩尔比为1：10～10：1；利用过渡金属钛酸盐取代过渡金属氧化物与二氧化钛复合，并形成长程连续的纤维，提高电极的结构稳定性、电子导电性与锂离子扩散能力，提高材料的高倍率性能和循环稳定性；其具有柔性，可直接用作锂离子电池自支撑负极，无需集流体、粘结剂和传统的电极制备过程。

【技术特征摘要】
1.一种复合纤维负极材料，其特征在于：所述复合纤维负极材料为钛酸铁/二氧化钛/活性炭复合纤维负极材料，是由钛酸铁、二氧化钛、活性炭三相复合构成，活性炭作为复合纤维骨架，钛酸铁/二氧化钛复合纳米颗粒镶嵌于活性炭骨架体内或表面；纤维直径500～1000纳米，孔隙率为50～80％；复合纤维负极材料中碳含量为20～30％，钛酸铁与二氧化钛摩尔比为1：10～10：1；利用过渡金属钛酸盐取代过渡金属氧化物与二氧化钛复合，并形成长程连续的纤维，提高电极的结构稳定性、电子导电性与锂离子扩散能力，提高材料的高倍率性能和循环稳定性；其具有柔性，可直接用作锂离子电池自支撑负极，无需集流体、粘结剂和传统的电极制备过程。2.如权利要求1所述的复合纤维负极材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：(1)将硝酸铁与钛酸四丁酯溶解于有机溶剂中，不断搅拌直至完全溶解形成A溶液；然后将分子量为150000的聚丙烯腈溶解于相同的有机溶剂中形成B溶液；将A溶液缓慢滴加到B溶液中，搅拌至混合均匀；(2)将混合溶液利用静电纺丝方法制备出前驱体纤维；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：景茂祥，李井泉，翟洪爱，张骥，邢晓桐，沈湘黔，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32