[发明专利]一种钛酸盐纳米纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池负极材料领域，具体涉及到一种钛酸盐锂离子电池负极材料BaTiO₃·Li₂TiO₃纳米纤维的制备方法。

背景技术

锂离子电池因其工作电压高、比能量大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应及对环境友好等优点，不仅被广泛应用于移动电话、摄像机、笔记本电脑等便携式设备，还被列为航空航天、军事及储能的候选电源。负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，对电池的成本和性能都起着非常重要的作用。

钛酸钡锂因具有循环寿命长、性质稳定、安全等优点，使其有望在动力型电池方面发挥重要的应用。目前人们对钛酸钡锂的锂离子电池性能研究还比较少。林晓婷等用固相法制备出颗粒状的BaLi₂Ti₆O₁₄并测试了其循环和倍率性能(Journal of Power Sources,2015,278,546-554)，然而结果并不太理想。随后人们又对BaLi₂Ti₆O₁₄进行掺杂处理，性能有一定提升但距我们的期望值还有很长的距离(Electrochimica Acta,2015,186,24-33)。固相法制备出的材料普遍具有颗粒较大、组成不均匀、易团聚等缺点，严重制约着材料的性能。

著名的诺贝尔奖获得者Feyneman在20世纪60年代曾经预言:如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性，就会看到材料的性能产生丰富的变化。他所说的材料就是现在的纳米材料。当粒子的尺寸减小到纳米量级，将会导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。在所有的纳米材料中，一维纳米材料因其结构和1D形态使其在光、电、磁、催化、传感器等诸多领域具有优异的性能和潜在的应用前景。同时，一维纳米材料也是其他低维纳米材料研究的基础。因此,一维纳米材料已经成为当前纳米材料科学领域的前沿和研究热点。

为了解决固相法制备的钛酸锂电池材料的各种缺点，进一步提升钛酸锂电池材料的电化学性能，本发明采用静电纺丝技术制备了一种钛酸钡锂BaTiO₃·Li₂TiO₃纳米纤维。

发明内容

本发明的是为了解决固相法制备出的钛酸锂电负极材料的电化学性能差的问题，提供了一种钛酸盐电池负极材料BaTiO₃·Li₂TiO₃纳米纤维的制备方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种钛酸盐纳米纤维，该钛酸盐化学式为BaTiO₃·Li₂TiO₃。

本发明还提供了一种钛酸盐纳米纤维的制备方法，所述制备方法包括：

(1)将LiCH₃COO和钡盐溶于二甲基甲酰胺(DMF)和甲醇(MeOH)的混合溶剂中(DMF和MeOH体积比为1:1)，搅拌0.5h，形成溶液A；

(2)将钛盐溶于溶液A，加冰醋酸，搅拌0.5h,形成溶液B；

(3)将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入溶液B，搅拌2h，形成澄清的溶液C，溶液C中Li、Ba与Ti元素的摩尔比为2.2:1:3；

(4)将澄清的溶液C在13～17.5kV的电压和0.6mL h^-1的流率下静电纺丝；

(5)将得到的静电纺丝产物放于100℃下干燥6～12h；

(6)将干燥后的静电纺丝产物转移到马弗炉中，在750～900℃下烧结5h，得到钛酸盐纳米纤维。

可选地，所述钡盐为Ba(CH₃COO)₂、BaCl₂中的一种或两种的组合物。

可选地，所述钛盐为钛酸四丁酯。

与现有技术相比，本发明的优点及创新点如下：