CN114039032A - 一种性能改善的二氧化钛(b)负极材料及其制备方法 - Google Patents
一种性能改善的二氧化钛(b)负极材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114039032A CN114039032A CN202111314247.7A CN202111314247A CN114039032A CN 114039032 A CN114039032 A CN 114039032A CN 202111314247 A CN202111314247 A CN 202111314247A CN 114039032 A CN114039032 A CN 114039032A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- titanium dioxide
- negative electrode
- mixed solution
- electrode material
- 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.)
- Pending
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 111
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims abstract description 30
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 28
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 11
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 50
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 claims description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 18
- -1 1-ethyl-3-methylimidazole tetrafluoroborate Chemical compound 0.000 claims description 17
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- UUYKGYZJARXSGB-UHFFFAOYSA-N ethanol;ethoxy(trihydroxy)silane Chemical compound CCO.CCO[Si](O)(O)O UUYKGYZJARXSGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 9
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 9
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 9
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 125000005463 sulfonylimide group Chemical group 0.000 claims description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- WGVGZVWOOMIJRK-UHFFFAOYSA-N 1-hexyl-3-methyl-2h-imidazole Chemical compound CCCCCCN1CN(C)C=C1 WGVGZVWOOMIJRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PWVDAYXZBXAOSA-UHFFFAOYSA-N 2-butyl-1-methylpyrrolidine Chemical compound CCCCC1CCCN1C PWVDAYXZBXAOSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GSBKRFGXEJLVMI-UHFFFAOYSA-N Nervonyl carnitine Chemical compound CCC[N+](C)(C)C GSBKRFGXEJLVMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HPVKETCOXLFZKK-UHFFFAOYSA-N 2-butyl-1-methylpiperidine Chemical compound CCCCC1CCCCN1C HPVKETCOXLFZKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 5
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 5
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010251 TiO2(B) Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- IBZJNLWLRUHZIX-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-methyl-2h-imidazole Chemical compound CCN1CN(C)C=C1 IBZJNLWLRUHZIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- NJMWOUFKYKNWDW-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-methylimidazolium Chemical compound CCN1C=C[N+](C)=C1 NJMWOUFKYKNWDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVEJOWGVUQQIIZ-UHFFFAOYSA-N 1-hexyl-3-methylimidazolium Chemical compound CCCCCCN1C=C[N+](C)=C1 RVEJOWGVUQQIIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OJHJIGKCTCVMDI-UHFFFAOYSA-N CCCCC1N(C)CCC1.O=S(C(F)(F)F)(NS(C(F)(F)F)(=O)=O)=O Chemical compound CCCCC1N(C)CCC1.O=S(C(F)(F)F)(NS(C(F)(F)F)(=O)=O)=O OJHJIGKCTCVMDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- 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
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明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：130‑195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。上述原料一次通过混合、焙烧、分散、研磨、干燥、包裹和烧结工序制作完成；通过本发明的配方和制备方法制备出的负极材料，具有优良的容量性能、循环性能与倍率充放电性能、首次充放电效率。
Description
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
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。
发明内容
有鉴于此，本发明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。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
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。
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。
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。
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：
(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60-90℃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)；
(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；
(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；
(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80-160℃，恒流泵转度50-150r/min；
(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；
(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。
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。
本发明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：
本发明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。
为更清楚地阐述本发明的特征和功效，下面结合具体实施例来对本发明进行详细说明。
具体实施方式
本发明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。
本发明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：
(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60-90℃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)。
(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。
(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。
(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80-160℃，恒流泵转度50-150r/min。
(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。
(7)烧结：将步骤(6)所得的物料置于气氛保护炉中进行烧结，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,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。
下面结合具体实施例来对本发明进行详细说明。
实施例1：
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份二氧化钛(B)、20份正硅酸乙酯、100份石墨、100份锂源、5份掺杂剂、28份碳源、35份离子液体；所述离子液体为N-甲基丁基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐和N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐。
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：
(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2h，制得混合液。
(2)焙烧：将(1)制得的混合液进行80℃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℃/min的速率升温至800℃，进行高温焙烧，保温3h，即制得表面改性的二氧化钛(B)。
(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1h，得到混合浆料。
(4)研磨：将(3)得到的混合浆料使用砂磨机研磨1h，研磨速度为2500r/min。
(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℃，出风温度为80℃，恒流泵转度100r/min。
(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5000r/min进行分散1h。
(7)烧结：将步骤(6)所得的物料置于气氛保护炉中进行烧结，所述气氛保护炉中使用的保护气氛为氦气,以10℃/min的升温速率升至500℃并保温24小时，即可获得负极材料。
实施例2：
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：155份二氧化钛(B)、40份正硅酸乙酯、60份石墨、130份锂源、7份掺杂剂、35份碳源、45份离子液体；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
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：
(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0.5h，制得混合液。
(2)焙烧：将(1)制得的混合液进行60℃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8℃/min的速率升温至1000℃，进行高温焙烧，保温2h，即制得表面改性的二氧化钛(B)。
(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3h，得到混合浆料。
(4)研磨：将(3)得到的混合浆料使用砂磨机研磨5h，研磨速度为500r/min。
(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400℃，出风温度为160℃，恒流泵转度500r/min。
(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50r/min进行分散6h。
(7)烧结：将步骤(6)所得的物料置于气氛保护炉中进行烧结，所述气氛保护炉中使用的保护气氛为氮气,以35℃/min的升温速率升至1500℃并保温10小时，即可获得负极材料。
实施例3：
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：195份二氧化钛(B)、40份正硅酸乙酯、135份石墨、90份锂源、13份掺杂剂、35份碳源、45份离子液体；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
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：
(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1.5h，制得混合液。
(2)焙烧：将(1)制得的混合液进行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5℃/min的速率升温至500℃，进行高温焙烧，保温5h，即制得表面改性的二氧化钛(B)。
(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4h，得到混合浆料。
(4)研磨：将(3)得到的混合浆料使用砂磨机研磨3h，研磨速度为1500r/min。
(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200℃，出风温度为120℃，恒流泵转度150r/min。
(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500r/min进行分散5h。
(7)烧结：将步骤(6)所得的物料置于气氛保护炉中进行烧结，所述气氛保护炉中使用的保护气氛为氮气,以20℃/min的升温速率升至1200℃并保温16小时，即可获得负极材料。
实施例4：
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：155份二氧化钛(B)、85份正硅酸乙酯、115份石墨、90份锂源、10份掺杂剂、25份碳源、40份离子液体；所述离子液体为三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐和1-己基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐。
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：
(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1h，制得混合液。
(2)焙烧：将(1)制得的混合液进行75℃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6℃/min的速率升温至600℃，进行高温焙烧，保温3h，即制得表面改性的二氧化钛(B)。
(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2.5h，得到混合浆料。
(4)研磨：将(3)得到的混合浆料使用砂磨机研磨3.5h，研磨速度为900r/min。
(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300℃，出风温度为120℃，恒流泵转度150r/min。
(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3000r/min进行分散4h。
(7)烧结：将步骤(6)所得的物料置于气氛保护炉中进行烧结，所述气氛保护炉中使用的保护气氛为氩气和二氧化碳,以20℃/min的升温速率升至1150℃并保温18小时，即可获得负极材料。
实施例5：
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：180份二氧化钛(B)、55份正硅酸乙酯、125份石墨、115份锂源、10份掺杂剂、25份碳源、40份离子液体；所述离子液体为1-己基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐。
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：
(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1h，制得混合液。
(2)焙烧：将(1)制得的混合液进行75℃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6℃/min的速率升温至600℃，进行高温焙烧，保温3h，即制得表面改性的二氧化钛(B)。
(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3h，得到混合浆料。
(4)研磨：将(3)得到的混合浆料使用砂磨机研磨3h，研磨速度为1200r/min。
(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300℃，出风温度为160℃，恒流泵转度150r/min。
(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3000r/min进行分散4h。
(7)烧结：将步骤(6)所得的物料置于气氛保护炉中进行烧结，所述气氛保护炉中使用的保护气氛为二氧化碳,以20℃/min的升温速率升至1050℃并保温20小时，即可获得负极材料。
实施例6：
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：155份二氧化钛(B)、35份正硅酸乙酯、85份石墨、120份锂源、12份掺杂剂、28份碳源、37份离子液体；所述离子液体为N-甲基丁基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐。
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：
(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2h，制得混合液。
(2)焙烧：将(1)制得的混合液进行85℃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7℃/min的速率升温至900℃，进行高温焙烧，保温3h，即制得表面改性的二氧化钛(B)。
(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1.5h，得到混合浆料。
(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2250r/min。
(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350℃，出风温度为150℃，恒流泵转度120r/min。
(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3600r/min进行分散4h。
(7)烧结：将步骤(6)所得的物料置于气氛保护炉中进行烧结，所述气氛保护炉中使用的保护气氛为二氧化碳,以25℃/min的升温速率升至1050℃并保温20小时，即可获得负极材料。
对比例1：使用聚碳酸酯作为包覆材料获得的普通人造石墨材料。
对比例2：使用沥青作为包覆材料获得的普通人造石墨材料。
电化学性能测试：
为检测本发明离子液体包覆二氧化钛(B)负极材料的锂离子电池负极材料的性能，用半电池测试方法测试，用以上实施例和对比例的负极材料∶SBR(固含量50％)∶CMC∶Super-p＝95.5∶2∶1.5∶1(重量比)，加适量去离子水调和成浆状，涂布于铜箔上并于真空干燥箱内干燥12小时制成负极片，电解液为1M LiPF6/EC+DEC+DMC＝1∶1∶1，聚丙烯微孔膜为隔膜，对电极为锂片，组装成电池。在LAND电池测试***进行恒流充放电实验，充放电电压限制在0.01-3.0V，用计算机控制的充放电柜进行数据的采集及控制，得到的数据如下表1所示。
从表1可以看出，所制备出的负极材料，拥有优良的容量性能、循环性能与倍率充放电性能、首次充放电效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
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60-90℃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）；
（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；
（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；
（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80-160℃，恒流泵转度 50-150 r/min ；
（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500-5000 r/min 进行分散1-6h；
（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。
5.根据权利要求4 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：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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111314247.7A CN114039032A (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 一种性能改善的二氧化钛(b)负极材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111314247.7A CN114039032A (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 一种性能改善的二氧化钛(b)负极材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114039032A true CN114039032A (zh) | 2022-02-11 |
Family
ID=80143378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111314247.7A Pending CN114039032A (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 一种性能改善的二氧化钛(b)负极材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114039032A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120184433A1 (en) * | 2009-08-28 | 2012-07-19 | Nanjing Taiwei Technology Co., Ltd. | Mesoporous Composite Titanium Oxide and a Preparation Method |
| CN104752707A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-07-01 | 深圳市翔丰华科技有限公司 | 一种二氧化钛(b)负极材料及其制备方法 |
| CN105036186A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-11-11 | 苏州宇希新材料科技有限公司 | 一种纳米二氧化钛 |
| CN106856241A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-16 | 南京邮电大学 | 一种多相复合纳米结构负极材料及其制备方法 |
| CN108054358A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-05-18 | 湘潭大学 | 一种用于锂离子电池的复合负极材料及其制备方法 |
| CN111659369A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-15 | 西安理工大学 | 多孔二氧化钛/二氧化硅/碳纳米复合材料的制备方法 |
-
2021
- 2021-11-08 CN CN202111314247.7A patent/CN114039032A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120184433A1 (en) * | 2009-08-28 | 2012-07-19 | Nanjing Taiwei Technology Co., Ltd. | Mesoporous Composite Titanium Oxide and a Preparation Method |
| CN104752707A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-07-01 | 深圳市翔丰华科技有限公司 | 一种二氧化钛(b)负极材料及其制备方法 |
| CN105036186A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-11-11 | 苏州宇希新材料科技有限公司 | 一种纳米二氧化钛 |
| CN106856241A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-16 | 南京邮电大学 | 一种多相复合纳米结构负极材料及其制备方法 |
| CN108054358A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-05-18 | 湘潭大学 | 一种用于锂离子电池的复合负极材料及其制备方法 |
| CN111659369A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-15 | 西安理工大学 | 多孔二氧化钛/二氧化硅/碳纳米复合材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 钱东等: "TiO2/SiO2核/壳结构复合粒子的组装及其电化学性能", 《无机化学学报》 * |
| 钱东等: "TiO2/SiO2核/壳结构复合粒子的组装及其电化学性能", 《无机化学学报》, vol. 23, no. 2, 28 February 2007 (2007-02-28), pages 305 - 309 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ge et al. | Unique mesoporous spinel Li4Ti5O12 nanosheets as anode materials for lithium-ion batteries | |
| CN102738458B (zh) | 一种富锂正极材料的表面改性方法 | |
| CN105244488B (zh) | 一种锂离子电池复合包覆正极材料及其制备方法 | |
| Cong et al. | Enhancement of electrochemical performance of Li [Li0. 2Mn0. 54Ni0. 13Co0. 13] O2 by surface modification with Li4Ti5O12 | |
| CN108390022A (zh) | 碳-金属氧化物复合包覆的锂电池三元正极材料、其制备方法及锂电池 | |
| CN114069028A (zh) | 复合式固态电解质膜的制备方法和全固态锂电池 | |
| CN106602016A (zh) | 一种氟化铵改性镍钴铝三元正极材料的制备方法 | |
| CN109004212B (zh) | 一种大倍率锰酸锂正极材料及其制备方法 | |
| CN103441258B (zh) | 一种碳包覆多孔钛酸锂粉体的制备方法 | |
| CN108123128A (zh) | 一种表层掺杂Al3+的NCM三元正极材料的制备方法 | |
| CN102496707A (zh) | 一种纳米碳包覆尖晶石钛酸锂电池负极材料的制备方法 | |
| CN109390551A (zh) | 一种纳米材料修饰的氟化碳电极材料的制备方法 | |
| CN102760876A (zh) | 铌酸盐及其复合材料与其在二次锂电池中的应用 | |
| CN110311130A (zh) | 一种铌酸钛负极材料及其制备方法 | |
| CN104852040B (zh) | 一种高倍率锂离子电池的镍锰酸锂正极材料的制备方法 | |
| CN101290986A (zh) | Li3V2(PO4)3/C正极材料制备方法及制得的正极材料 | |
| CN106784693A (zh) | 一种表面具有均匀碳包覆层的富氮纳米钛酸锂电极材料的制备方法 | |
| CN105576218A (zh) | 一种一步对锰酸锂掺杂、包覆双重改性的方法 | |
| CN114530572A (zh) | 用于水系金属电池的复合改性负极 | |
| CN108054374A (zh) | 一种电池用负极材料及其制备方法 | |
| CN109698339A (zh) | 一种钛酸锂复合材料及其制备方法和用途 | |
| CN112290083A (zh) | 一种高安全性复合固态电解质及其制备方法 | |
| CN100527481C (zh) | 锂离子电池用正极材料及制备方法 | |
| CN104103808A (zh) | 一种锂离子电池用片状锡碳复合材料及其制备方法 | |
| CN112467099B (zh) | 一种TiNb2O7材料的制备方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220211 |