一种性能改善的二氧化钛(B)负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种性能改善的二氧化钛(B)负极材料及其制备方法，包括有由下列重量份的原料制成：130

【技术实现步骤摘要】
一种性能改善的二氧化钛(B)负极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池领域技术，尤其是指一种性能改善的二氧化钛(B)负极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]二氧化钛是一种无机物，其广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。常见的二氧化钛主要包括四种晶相：锐钛相、金红石相、板钛矿相和TiO2(B)相。在所有的晶相中，TiO2(B)型二氧化钛属于单斜晶系，结构最为疏松，具有较大的层间距以及较小的密度，有利于锂离子的嵌入和脱除，因而在锂离子电池方面的应用具有潜在的优越性能。
[0003]同时，传统的锂电池大多采用石墨材料作为负极材料，由于石墨材料的石墨化程度高，具有高度的层状结构，导致嵌锂空间小，以致于石墨的嵌锂容量较低，并且，石墨的循环性能较差，使得电池能量密度无法进一步大幅提高，因此，针对TiO2(B)开发一种循环性能好、首次充放电效率高、二氧化钛(B)负极材料制备方法是所属领域的技术难题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种性能改善的二氧化钛(B)负极材料及其制备方法，其与传统的锂电池负极材料相比，其具有较大的嵌锂容量，并且能改善电池的循环性能，提高电池的能量密度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下之技术方案：
[0006]一种性能改善的二氧化钛(B)负极材料，包括有由下列重量份的原料制成：130
‑
195份二氧化钛(B)、20
‑
85份正硅酸乙酯、60
‑
135份石墨、90
‑
130份锂源、5
‑
13份掺杂剂、25
‑
35份碳源、35
‑
45份离子液体。
[0007]作为一种优选方案，所述石墨为天然石墨、人造石墨中的至少一种。
[0008]作为一种优选方案，所述离子液体为N
‑
甲基丁基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐、N
‑
甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐及1
‑
己基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的一种或两种以上。
[0009]一种性能改善的二氧化钛(B)负极材料的制备方法，包括有以下步骤：
[0010](1)混合：将二氧化钛(B)浸渍于正硅酸乙酯的乙醇溶剂中，搅拌后超声0.5
‑
2h，制得混合液；
[0011](2)焙烧：将(1)制得的混合液进行60
‑
90℃的水浴蒸干，并放于烘箱中进行干燥，然后置于马弗炉中，在富氧条件下，以3
‑
8℃/min的速率升温至500
‑
1000℃，进行高温焙烧，保温2
‑
5h，即制得表面改性的二氧化钛(B)；
[0012](3)分散：将表面改性的二氧化钛(B)、石墨、锂源、掺杂剂、碳源分散于乙醇中，超声1
‑
4h，得到混合浆料；
[0013](4)研磨：将(3)得到的混合浆料使用砂磨机研磨1
‑
5h，研磨速度为500
‑
2500r/min；
[0014](5)干燥：将研磨过的混合浆料使用喷雾干燥机干燥成粉，喷雾干燥进风温度为100
‑
400℃，出风温度为80
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160℃，恒流泵转度50
‑
150r/min；
[0015](6)包裹：将步骤(5)所得的物料和离子液体依次加入到高速搅拌机中，使用转速500
‑
5000r/min进行分散1
‑
6h；
[0016](7)烧结：将步骤(6)所得的物料置于气氛保护炉中进行烧结，以10
‑
35℃/min的升温速率升至500
‑
1500℃并保温10
‑
24小时，即可获得负极材料。
[0017]作为一种优选方案，所述气氛保护炉中使用的保护气氛选自氦气、氮气、氩气和二氧化碳中的至少一种。
[0018]本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：
[0019]本专利技术的配方和制备方法通过选用二氧化钛(B)作为核材料，二氧化钛(B)的结构最为疏松，具有较大的层间距以及较小的密度，具有较大的层间距结构，提升了嵌锂空间，提高壳材料的嵌锂容量，再配合改性的二氧化钛(B)与石墨混合后通过喷雾干燥结合，提高了负极材料的导电性，再经过与离子液体的包裹及烧结，使得负极材料上包覆有一层导电聚合物，导电聚合物的包覆进一步提高负极材料的导电性并抑制负极材料的充放电过程中体积的膨胀收缩，有助于形成稳定的SEI膜，改善电池的循环性能，提高电池的能量密度。
[0020]为更清楚地阐述本专利技术的特征和功效，下面结合具体实施例来对本专利技术进行详细说明。
具体实施方式
[0021]本专利技术揭示一种性能改善的二氧化钛(B)负极材料，包括有由下列重量份的原料制成：130
‑
195份二氧化钛(B)、20
‑
85份正硅酸乙酯、60
‑
135份石墨、90
‑
130份锂源、5
‑
13份掺杂剂、25
‑
35份碳源、35
‑
45份离子液体；所述石墨为天然石墨、人造石墨中的至少一种；所述离子液体为N
‑
甲基丁基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐、N
‑
甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐及1
‑
己基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的一种或两种以上。
[0022]本专利技术还揭示一种性能改善的二氧化钛(B)负极材料的制备方法，包括有以下步骤：
[0023](1)混合：将二氧化钛(B)浸渍于正硅酸乙酯的乙醇溶剂中，搅拌后超声0.5
‑
2h，制得混合液。
[0024](2)焙烧：将(1)制得的混合液进行60
‑
90℃的水浴蒸干，并放于烘箱中进行干燥，然后置于马弗炉中，在富氧条件下，以3
‑
8℃/min的速率升温至500
‑
1000℃，进行高温焙烧，保温2
‑
5h，即制得表面改性的二氧化钛(B)。
[0025](3)分散：将表面改性的二氧化钛(B)、石墨、锂源、掺杂剂、碳源分散于乙醇中，超声1
‑
4h，得到混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种性能改善的二氧化钛(B)负极材料，其特征在于：包括有由下列重量份的原料制成：130
‑
195份二氧化钛（B）、20
‑
85份正硅酸乙酯、60
‑
135份石墨、90
‑
130份锂源、5
‑
13份掺杂剂、25
‑
35份碳源、35
‑
45份离子液体。2.根据权利要求1 所述的一种性能改善的二氧化钛(B)负极材料，其特征在于：所述石墨为天然石墨、人造石墨中的至少一种。3.根据权利要求1 所述的一种性能改善的二氧化钛(B)负极材料，其特征在于：所述离子液体为N
‑
甲基丁基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐、N
‑
甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐及1
‑
己基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的一种或两种以上。4.权利要求1
‑
3任一项所述的一种性能改善的二氧化钛(B)负极材料的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：（1）混合：将二氧化钛（B）浸渍于正硅酸乙酯的乙醇溶剂中，搅拌后超声0.5
‑
2h，制得混合液；（2）焙烧：将（1）制得的混合液进行60

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宏芳，滕克军，白宇，赵东辉，周鹏伟，
申请(专利权)人：福建翔丰华新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：