CN107792878A - 一种分等级结构二氧化钛（b）的制备方法及其在锂离子电池中的应用 - Google Patents

一种分等级结构二氧化钛（b）的制备方法及其在锂离子电池中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107792878A
CN107792878A CN201711014922.8A CN201711014922A CN107792878A CN 107792878 A CN107792878 A CN 107792878A CN 201711014922 A CN201711014922 A CN 201711014922A CN 107792878 A CN107792878 A CN 107792878A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graded structure
structure tio
tio
milliliters
lithium ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711014922.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107792878B (zh
Inventor
魏明灯
柳宇彬
陈文强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201711014922.8A priority Critical patent/CN107792878B/zh
Publication of CN107792878A publication Critical patent/CN107792878A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107792878B publication Critical patent/CN107792878B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/04—Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047—Titanium dioxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种分等级结构TiO2‑B的快速制备方法及其在锂离子电池中的应用。通过将乙醇酸溶解在水中，然后加入钛酸四丁酯，浓硫酸和葡萄糖，搅拌，高压釜反应完后洗涤烘干，再煅烧，得到分等级结构TiO2‑B，该分等级结构TiO2‑B作锂电池负极具有很高的比容量和循环稳定性，在较大的电流密度1.675 A/g时充放电100圈，容量稳定在202.3 mAh/g。

Description

一种分等级结构二氧化钛（B）的制备方法及其在锂离子电池 中的应用
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种分等级结构TiO2-B的快速制备方法及其在锂离子电池中的应用。
背景技术
目前还未有快速制备分等级结构TiO2-B的相关专利报道。上世纪九十年代锂离子电池开发成功以来，锂离子电池已经得到了广泛的应用，但是要得到循环性能好，比容量高，大电流充放电性能好的锂离子电池负极材料一直以来是科学家的研究重点。二氧化钛作为一种嵌入型的材料，因其安全无毒，来源丰富，循环稳定好等优点受到科研工作者的关注。二氧化钛是一种具有多种晶相的氧化物，常见的晶相有锐钛矿、金红石、板钛矿和TiO2-B相。其中TiO2-B相属于亚稳定相，因其结构具有更为开放的空间通道，可以更为有效地进行锂离子的嵌锂脱出，成为近些年研究的热点。然而，TiO2-B的制备较为复杂，一般是通过氢型钛酸盐的热处理得到的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分等级结构TiO2-B的快速制备方法及其在锂离子电池中的应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
具体的制备方法如下：将3.5克的乙醇酸溶解在20-30毫升的水中，然后加入0.5-2毫升的钛酸四丁酯，0.1-1毫升的浓硫酸和1-5克的葡萄糖，搅拌，移入50毫升的反应釜中，置于100-200℃的烘箱中，反应2-10小时，将所得产品用水洗涤数次，烘干，将样品在400℃空气氛围下煅烧1-3个小时，得到分等级结构TiO2-B。
锂离子电池组装：按质量比将分等级结构TiO2-B：聚偏氟乙烯：乙炔黑＝70：20：10混合研磨后均匀地涂在铜箔上做负极，参比电极和对电极均为金属锂，电解质为1M LiPF6的EC+DMC+EMC (EC/DMC/EMC=1/1/1 v/v) 溶液。
本发明的显著优点在于：
本发明提供了一种分等级结构TiO2-B快速制备方法，该方法工艺简单，成本廉价，能耗低，重现性好，性能优。
附图说明
图1 分等级结构TiO2-B的X射线衍射谱图；
图2 分等级结构TiO2-B的拉曼谱图；
图3 分等级结构TiO2-B的扫描电镜图；
图4 分等级结构TiO2-B的透射电镜图；
图5 分等级结构TiO2-B的电化学性能图（电流密度为1.675 A/g）。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
具体的制备方法如下：将3.5克的乙醇酸溶解在20-30毫升的水中，然后加入0.5-2毫升的钛酸四丁酯，0.1-1毫升的浓硫酸和1-5克的葡萄糖，搅拌，移入50毫升的反应釜中，置于100-200℃的烘箱中，反应2-10小时，将所得产品用水洗涤数次，烘干，将样品在400℃空气氛围下煅烧1-3个小时，得到分等级结构TiO2-B。
锂离子电池组装：按质量比将分等级结构TiO2-B：聚偏氟乙烯：乙炔黑＝70：20：10混合研磨后均匀地涂在铜箔上做负极，参比电极和对电极均为金属锂，电解质为1M LiPF6的EC+DMC+EMC (EC/DMC/EMC=1/1/1 v/v) 溶液。
本发明采用一步水热法及随后的煅烧过程，快速制备分等级结构TiO2-B，将其应用于锂离子电池负极材料中，该分等级结构TiO2-B作锂电池负极具有很高的比容量和循环稳定性，在较大的电流密度1.675 A/g时充放电100圈，容量稳定在202.3 mAh/g。
图1是分等级结构TiO2-B的X射线衍射图，从图中可以看出所有的衍射峰都可归属于单斜相的TiO2-B (JCPDS***：74-1940)。另外，从其衍射图中，没有发现杂峰。这说明用本发明的方法制备的分等级结构TiO2-B为纯相的TiO2-B。
图2为分等级结构TiO2-B的拉曼谱图，拉曼峰位置在125、145、199、240、252、296、365、409、435、477、555、635和860 cm-1，进一步确定了该分等级结构TiO2-B为纯相的TiO2-B。
图3和图4分别是分等级结构TiO2-B的扫描电镜图、透射电镜图和高分辨透射电镜图。从中可以看出，所合成的样品具有明显的分等级结构，直径在400-500nm之间的微球聚集在一起，这些微球是由更小的纳米粒子组装而成的。其中纳米粒子的尺寸只有几个纳米。从高分辨透射电镜图中，可以看到两种晶格条纹，分别为0.62和0.36 nm，对应的是TiO2-B的d001和d110间距。
图5为分等级结构TiO2-B在电压范围为1-3 V (vs. Li/Li+)的循环性能。在电流密度为电流密度1.675 A/g时，该材料的首次放电比容量为296.1 mAh/g，循环100圈之后，放电比容量仍有202.3 mAh/g，表现出较高的比容量和稳定的循环性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种分等级结构TiO2-B的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：将3.5克的乙醇酸溶解在20-30毫升的水中，然后加入0.5-2毫升的钛酸四丁酯，0.1-1毫升的浓硫酸和1-5克的葡萄糖，搅拌，移入50毫升的反应釜中，置于100-200℃的烘箱中，反应2-10小时，将所得产品用水洗涤数次，烘干，将样品在400℃空气氛围下煅烧1-3个小时，得到分等级结构TiO2-B。
2.一种如权利要求1所述方法制备的分等级结构TiO2-B在锂离子电池中的应用，其特征在于：将分等级结构TiO2-B、聚偏氟乙烯、乙炔黑、混合研磨后均匀地涂在铜箔上做负极，参比电极和对电极均为金属锂，电解质为1M LiPF6的EC+DMC+EMC 溶液。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：按质量比计，分等级结构TiO2-B：聚偏氟乙烯：乙炔黑＝70：20：10。
4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：其中按体积比计，EC：DMC：EMC=1：1：1。
CN201711014922.8A 2017-10-26 2017-10-26 一种分等级结构二氧化钛（b）的制备方法及其在锂离子电池中的应用 Active CN107792878B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711014922.8A CN107792878B (zh) 2017-10-26 2017-10-26 一种分等级结构二氧化钛（b）的制备方法及其在锂离子电池中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711014922.8A CN107792878B (zh) 2017-10-26 2017-10-26 一种分等级结构二氧化钛（b）的制备方法及其在锂离子电池中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107792878A true CN107792878A (zh) 2018-03-13
CN107792878B CN107792878B (zh) 2019-09-13

Family

ID=61547848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711014922.8A Active CN107792878B (zh) 2017-10-26 2017-10-26 一种分等级结构二氧化钛（b）的制备方法及其在锂离子电池中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107792878B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108598455A (zh) * 2018-04-26 2018-09-28 福州大学 分等级结构TiO2-B的制备方法及其在锂离子电池中的应用
CN108767204A (zh) * 2018-03-30 2018-11-06 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂硫电池用TiO2/C复合材料的制备方法
CN110790304A (zh) * 2019-11-13 2020-02-14 福州大学 一种海胆状结构的二氧化锗/氮掺杂碳复合材料制备及其锂离子电池应用
CN111017990A (zh) * 2019-12-31 2020-04-17 福州大学 一种分等级结构锐钛矿二氧化钛微球的制备方法
CN113130884A (zh) * 2021-04-07 2021-07-16 福建大成新能源科技有限公司 一种F掺杂TiO2-B的制备方法及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101205083A (zh) * 2006-12-22 2008-06-25 中国科学院金属研究所 一种经高温处理的锐钛矿相氧化钛纳米颗粒的制备方法
CN101780404A (zh) * 2009-01-20 2010-07-21 华东交通大学 具有高比表面积介孔二氧化钛光催化剂的一种新型制备方法
CN101857267A (zh) * 2010-06-13 2010-10-13 上海海洋大学 一种具有核壳结构的二氧化钛纳米材料的制备方法
CN103998379A (zh) * 2011-11-16 2014-08-20 水晶美国股份公司 中孔二氧化钛纳米颗粒及其制备方法
CN104649319A (zh) * 2015-03-02 2015-05-27 北华大学 一种TiO2(B)纳米海绵的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101205083A (zh) * 2006-12-22 2008-06-25 中国科学院金属研究所 一种经高温处理的锐钛矿相氧化钛纳米颗粒的制备方法
CN101780404A (zh) * 2009-01-20 2010-07-21 华东交通大学 具有高比表面积介孔二氧化钛光催化剂的一种新型制备方法
CN101857267A (zh) * 2010-06-13 2010-10-13 上海海洋大学 一种具有核壳结构的二氧化钛纳米材料的制备方法
CN103998379A (zh) * 2011-11-16 2014-08-20 水晶美国股份公司 中孔二氧化钛纳米颗粒及其制备方法
CN104649319A (zh) * 2015-03-02 2015-05-27 北华大学 一种TiO2(B)纳米海绵的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MAKOTO KOBAYASHI等: "One-Step Synthesis of TiO2(B) Nanoparticles from a Water-Soluble Titanium Complex", 《CHEM. MATER.》 *
SUKEUN YOON等: "Hollow Core Shell Mesoporous TiO2 Spheres for Lithium Ion Storage", 《THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C ARTICLE》 *
李蓓蓓: "富含{001}晶面二氧化钛光催化剂的可控制备及性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108767204A (zh) * 2018-03-30 2018-11-06 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂硫电池用TiO2/C复合材料的制备方法
CN108598455A (zh) * 2018-04-26 2018-09-28 福州大学 分等级结构TiO2-B的制备方法及其在锂离子电池中的应用
CN108598455B (zh) * 2018-04-26 2020-08-11 福州大学 分等级结构TiO2-B的制备方法及其在锂离子电池中的应用
CN110790304A (zh) * 2019-11-13 2020-02-14 福州大学 一种海胆状结构的二氧化锗/氮掺杂碳复合材料制备及其锂离子电池应用
CN111017990A (zh) * 2019-12-31 2020-04-17 福州大学 一种分等级结构锐钛矿二氧化钛微球的制备方法
CN113130884A (zh) * 2021-04-07 2021-07-16 福建大成新能源科技有限公司 一种F掺杂TiO2-B的制备方法及其应用
CN113130884B (zh) * 2021-04-07 2024-02-13 福建大成新能源科技有限公司 一种F掺杂TiO2-B的制备方法及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN107792878B (zh) 2019-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107792878B (zh) 一种分等级结构二氧化钛（b）的制备方法及其在锂离子电池中的应用
CN104882589B (zh) 碳包覆三元正极材料及其制备方法、锂离子电池
EP2562854B1 (en) Preparation method of transition metal oxide and carbon nanotube composite, and composite thereof
JP6256533B2 (ja) マンガン酸化物ナノ線、これを含む二次電池及びその製造方法
CN105280897B (zh) 一种锂离子电池负极材料C/ZnO/Cu复合材料的制备方法
CN103456934B (zh) 一种锂离子电池负极用纳米TiO2(B)/碳复合纤维的制备方法和应用
CN108314092B (zh) 一种泡沫镍负载纳米棒状钼酸钴及其制备方法和应用
CN103956475A (zh) 一种制备锂离子电池负极材料钛酸锂的方法
CN107093739B (zh) 钾离子电池正极材料用钾锰氧化物及其制备方法
CN108598455B (zh) 分等级结构TiO2-B的制备方法及其在锂离子电池中的应用
JP2018168065A (ja) ソルボサーマル処理によるチタンおよびニオブ混合酸化物の調製方法、ならびに前記混合酸化物を含む電極およびリチウム蓄電池
CN108899549A (zh) 原位碳包覆TiO2(B)负极材料的制备方法和应用
CN104577090A (zh) 一种碳及氧化物复合改性钛酸锂材料的制备方法
CN110304658A (zh) 一种用于锂离子电池的Nb18W16O93负极材料及其制备方法
CN108767231A (zh) 一种LiNixCoyMnl-x-yO2/Li2O·B2O3复合正极材料的制备方法
CN106299343A (zh) 一种钼酸钴/碳纳米棒的制备方法及其在锂离子电池的应用
CN107591530B (zh) 一种钛酸锂负极材料的改性方法
CN113130884B (zh) 一种F掺杂TiO2-B的制备方法及其应用
CN113871582B (zh) 一种可用于填充导电材料的钠离子电池镍基正极材料
Zhang et al. Synthesis and Characterization of LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2− x Cl x as Cathode Materials for Lithium Ion Batteries at 55° C
CN105826546B (zh) 一种TiO2-B超细纳米线及其制备方法与应用
CN108054364A (zh) 一种石墨烯量子点嵌入多孔二氧化钛材料的制备及应用
CN110342570B (zh) 一种纳米片状钛酸锂的制备方法
CN109037607B (zh) 一种包覆锰酸锂复合材料的制备方法
CN108417830B (zh) 一种镍锰酸锂正极材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant