一种碳-钛铌氧化物-碳复合负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种碳

【技术实现步骤摘要】
一种碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于锂离子电池具有体积小、能量密度大等优点，被广泛应用于各种移动电子设备以及新能源汽车等行业中。
[0003]锂离子电池由多个部分组成，其中负极材料是与电池性能息息相关的重要组成部分之一；目前锂离子电池负极材料多为石墨；石墨用于负极材料时，具有循环稳定性好的优点，但是石墨的理论容量较低，难以满足移动电子设备以及新能源汽车对于电源续航能量以及充电时间的要求；因此，寻找一种新型的负极材料是目前亟需解决的技术问题。
[0004]钛铌氧化物因具有较高的理论容量而引起了人们的注意，但直接将钛铌氧化物用作负极材料时，因循环性能较差而限制了其应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决现有技术中钛铌氧化物用于负极材料时循环性能差的问题，本专利技术提供一种碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料的制备方法，通过该方法得到纳米化且分散均匀的钛铌氧化物，保证了复合负极材料的循环性能，解决了现有技术中钛铌氧化物用于负极材料时循环性能差的问题。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1：将碳球与表面活性剂加入到溶剂中，超声分散，得到混合溶液；
[0009]S2：将钛源与铌源加入所述混合溶液中，超声分散，于130
‑
200℃水热处理15
‑
24h后，干燥，得到水热产物；
[0010]S3：将所述水热产物加入沥青溶液中进行包覆，干燥后，得到复合前驱体；
[0011]S4：将所述复合前驱体于800
‑
1300℃煅烧，得到碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料。
[0012]可选地，所述表面活性剂选自CTAB、P123、PVP中的至少一种。
[0013]可选地，所述溶剂为乙醇与丙三醇的混合物；所述溶剂中乙醇与丙三醇的体积比为(2
‑
5):1。
[0014]可选地，所述钛源为钛酸四丁酯或钛酸异丙酯。
[0015]可选地，所述铌源为五氯化铌或氧化铌。
[0016]可选地，所述沥青溶液为沥青的四氢呋喃溶液；所述沥青溶液中沥青的质量浓度为(20
‑
30)g/L。
[0017]可选地，步骤S1中所述碳球、所述表面活性剂的质量比为(5
‑
15)：1；所述碳球与所述溶剂的质量体积比为(1
‑
5)g：20mL。
[0018]可选地，步骤S2中所述钛源、所述铌源与所述碳球的质量比为(2
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3):2:1。
[0019]可选地，步骤S3中所述水热产物与所述沥青溶液的质量比为(11
‑
20)：4。
[0020]本专利技术的另一目的在于提供一种碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料，通过如上所述的制备方法制备。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术提供的碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料的制备方法，通过水热法在碳球存在条件下来制备钛铌氧化物，使得生成的纳米化钛铌氧化物能够原位负载于碳球上，再进一步通过沥青溶液对水热产物进行包覆、煅烧后，得到以碳为包覆层，以碳
‑
钛铌氧化物复合材料为芯层的复合负极材料，在保证该复合负极材料充放电容量的前提下，提高其导电性与循环性能。
具体实施方式
[0023]现在对本专利技术作进一步详细的说明。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制，基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]为解决现有技术中钛铌氧化物用于负极材料时循环性能差的问题，本专利技术提供一种碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0025]S1：将碳球与表面活性剂加入到溶剂中，超声分散，得到混合溶液；
[0026]S2：将钛源与铌源加入混合溶液中，超声分散，于130
‑
200℃水热处理15
‑
24h后，干燥，得到水热产物；
[0027]S3：将水热产物加入沥青溶液中进行包覆，干燥后，得到碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合前驱体；
[0028]S4：将碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合前驱体于800
‑
1300℃煅烧，得到碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料。
[0029]该制备方法中，首先通过超声分散的方法使碳球与表面活性剂在溶剂中充分混合，优选超声分散的时间为0.5
‑
3h，得到碳球分布均匀的混合溶液，再将配方量的钛源与铌源加入至混合溶液中，超声分散，优选超声分散时间为0.5
‑
3h，使得碳球、钛源、铌源在表面活性剂作用下充分均匀分布于溶剂中后，再于130
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200℃水热处理15
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24h，该水热处理可以在水热反应釜中进行；通过水热处理，使得钛源与铌源反应生成纳米化的钛铌氧化物；由于水热处理的反应液中均匀分布有碳球，因此，生成的纳米化钛铌氧化物原位均匀负载于碳球上，经干燥后，得到水热产物，该水热产物为碳
‑
钛铌氧化物复合前驱体；通过将纳米化钛铌氧化物负载于碳球上，一方面有助于提高复合负极材料的电导率，另一方面有助于增加复合负极材料的反应面积与锂离子扩散能力，从而在保证复合负极材料充放电容量的同时，提高其循环性能；本专利技术进一步通过沥青溶液对水热产物进行包覆后煅烧，使得复合负极材料的表层生成碳包覆层，从而得到包括芯层与包覆层结构的复合负极材料，其中包覆层为碳层，芯层为碳
‑
钛铌氧化物复合材料，进而得到碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料，以进一步提高该复合负极材料的导电性。
[0030]本专利技术提供的碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料的制备方法，通过水热法在碳球存在条件下来制备钛铌氧化物，使得生成的纳米化钛铌氧化物能够原位负载于碳球上，再进一步通过沥青溶液对水热产物进行包覆、煅烧后，得到以碳为包覆层，以碳
‑
钛铌氧化物复
合材料为芯层的复合负极材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将碳球与表面活性剂加入到溶剂中，超声分散，得到混合溶液；S2：将钛源与铌源加入所述混合溶液中，超声分散，于130
‑
200℃水热处理15
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24h后，干燥，得到水热产物；S3：将所述水热产物加入沥青溶液中进行包覆，干燥后，得到碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合前驱体；S4：将所述碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合前驱体于800
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1300℃煅烧，得到碳
‑
钛铌氧化物
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碳复合负极材料。2.如权利要求1所述的碳
‑
钛铌氧化物
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碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂选自CTAB、P123、PVP中的至少一种。3.如权利要求1所述的碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为乙醇与丙三醇的混合物；所述溶剂中乙醇与丙三醇的体积比为(2
‑
5):1。4.如权利要求1所述的碳
‑
钛铌氧化物
‑
碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述钛源为钛酸四丁酯或钛酸异丙酯。5.如权利要求1所述的碳

【专利技术属性】
技术研发人员：谢皎，王瑨，
申请(专利权)人：成都佰思格科技有限公司，
类型：发明
国别省市：