一种0D/2D异质结构复合负极材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种0D/2D异质结构复合负极材料的制备方法及其应用。二维钛酸锂纳米片通过溶剂热法和热处理制备，零维金属氧化物纳米晶从商业化中购买并通过质子化处理，将两种材料分散于有机溶剂中，随后均匀混合，在静电的相互作用下形成0D/2D异质结构。在该异质结构中，0D的金属氧化物纳米晶作为极性材料具有良好的电解液浸润性、阻止钛酸锂纳米片的自团聚和增加其振实密度、改善钛酸锂充放电过程中的气体产生。此外，异质结界面能激发钛酸锂纳米片的赝电效应和增强锂离子的存储，使得该异质结构材料能够表现出良好的电化学性能和安全特性。本发明专利技术同时还具有制备工艺简单、工艺重复性好、成本低和环境友好等优点。

Preparation and application of 0d / 2D heterostructure composite anode material

【技术实现步骤摘要】
一种0D/2D异质结构复合负极材料的制备方法及其应用
本专利技术涉及负极材料的制备，特别涉及一种0D/2D异质结构复合负极材料的制备方法及其应用。
技术介绍
当前锂离子电池已被广泛用于便携式电子器件、动力电源、混合动力汽车等仪器设备。然而，锂离子电池的性能已经接近目前商业化石墨负极所能达到的极限，因此新型负极材料的研究引起了研究者越来越多的关注。大量研究表明钛基化合物应用于锂离子电池负极，展现出有效率的存储和传递能量，并且安全性能极高。特别是尖晶石型钛酸锂Li4Ti5O12(LTO)用作锂离子电池负极时，充/放电电压平台约为1.55V，锂离子嵌入/脱出的过程中应变几乎为零，因此其是一种有前景的高性能锂离子电池负极材料，成为当前研究的热点。然而，尖晶石LTO材料的电导率差(ca.10-13Scm-1)，扩散系数小(ca.10-9～10-13cm2s-1)，导致其高倍率容量低、功率密度不理想；充放电过程中，电池容易胀气，引起安全性问题从而限制了其在混合动力汽车与大规模能量存储设备中的广泛应用。迄今为止，为了改善LTO材料的储锂性能，科研工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种0D/2D异质结构复合负极材料的制备方法，其特征在于，由零维金属氧化物纳米晶修饰二维钛酸锂纳米片构成，包括如下步骤：/n(1)二维钛酸锂纳米片的制备：将钛酸四丁酯和氢氧化锂进行溶剂热反应得到前驱体，然后对前驱体进行热处理，得到二维钛酸锂纳米片；/n(2)将零维金属氧化物纳米晶通过稀酸溶液进行质子化处理；/n(3)0D/2D异质结构复合材料制备：将步骤(1)所得二维钛酸锂纳米片与步骤(2)零维金属氧化物纳米晶分别均匀分散在有机溶剂中，然后将两种分散液混合、抽滤、真空干燥，得到0D/2D异质结构复合负极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种0D/2D异质结构复合负极材料的制备方法，其特征在于，由零维金属氧化物纳米晶修饰二维钛酸锂纳米片构成，包括如下步骤：
(1)二维钛酸锂纳米片的制备：将钛酸四丁酯和氢氧化锂进行溶剂热反应得到前驱体，然后对前驱体进行热处理，得到二维钛酸锂纳米片；
(2)将零维金属氧化物纳米晶通过稀酸溶液进行质子化处理；
(3)0D/2D异质结构复合材料制备：将步骤(1)所得二维钛酸锂纳米片与步骤(2)零维金属氧化物纳米晶分别均匀分散在有机溶剂中，然后将两种分散液混合、抽滤、真空干燥，得到0D/2D异质结构复合负极材料。


2.根据权利要求1所述的0D/2D异质结构复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，溶剂热反应的温度为160～180℃，时间为24～36小时。


3.根据权利要求1所述的0D/2D异质结构复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，热处理的温度为80～100℃，时间为12～24小时。


4.根据权利要求1所述的0D/2D异质结构复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的零维金属氧化物纳米晶为市售的四氧化三钴纳米晶或三氧化二铁纳米晶。
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【专利技术属性】
技术研发人员：许国保，张家玉，杨利文，李伦，刘雄，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43