[发明专利]一种二氧化钛纳米复合电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化钛纳米复合电极材料及其制备方法，属于电极材料技术领域，所述方法为将石墨烯和二氧化锡分散在醇溶液中，逐滴滴加钛源，超声分散30～50min，得到三元沉淀物；将三元沉淀物加入带聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，180℃～200℃下反应24h，将得到的产物用乙醇和去离子水洗涤，放入马弗炉中，煅烧，自然冷却至室温；冷冻干燥，即得二氧化钛纳米复合电极材料。本发明制备的二氧化钛纳米服复合电极材料具有良好的循环稳定性、更高的可逆容量以及更优越的倍率性能。

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域，特别是涉及一种二氧化钛纳米复合电极材料及其制备方法。

背景技术

随着社会进步和科技发展，现有的煤炭、石油等不可再生能源的弊端日益凸显。绿色新能源的开发与环保储能技术的发展成为了当今世界的重要发展方向。锂离子电池作为当今最重要的绿色储能技术之一，相较于传统的铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池等储能技术，具有更高的能量密度、更长的使用寿命和更好的环境相容性，因此，是目前应用最为广泛的储能技术。

二氧化钛作为锂离子负极材料具有使用寿命长、成本低廉、无毒无害等优点。更重要的是，二氧化钛在锂离子脱嵌过程中体积变化小，可以很好的解决负极材料在快速充放电时容量保持率、循环性等方面的难题。然而，二氧化钛自身较差的导电性能，在一定程度上限制了其应用。

锂离子电池主要是由正负极材料、隔膜和电解液等几部分组成。现阶段商业化锂离子电池一般均采用石墨类碳材料作为负极。石墨具有良好的导电性能和结构稳定性，且原料丰富，成本低廉，故而成为目前唯一商业化的负极材料。然而，石墨嵌锂电位较低，在充放电过程中可能出现锂枝晶现象，存在电池短路的隐患。另一方面，石墨容易剥落，同时锂离子扩散速率较低，从而影响了其循环稳定性和倍率性能。且随着现如今电动汽车发展，需要电极材料能在较短时间内快充快放，且具有良好的安全性能。故而，人们迫切需要寻找新的负极材料来代替传统的石墨类负极。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种循环稳定性能好、可逆容量高、倍率性能优越的二氧化钛纳米复合电极材料。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

技术方案一：

本发明提供一种二氧化钛纳米复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯和二氧化锡分散在醇溶液中，逐滴滴加钛源，超声分散30～50min，得到三元沉淀物；

(2)将所述三元沉淀物加入带聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，180℃～200℃下反应24h，将得到的产物用乙醇和去离子水洗涤；

(3)将步骤(2)洗涤后的产物进行冷冻干燥；

(4)将步骤(3)得到的产物放入马弗炉中，煅烧，自然冷却至室温，即得二氧化钛纳米复合电极材料。

作为本发明的进一步改进，步骤(1)所述钛源为异丙醇钛。本发明异丙醇钛水解的同时促进了包含石墨烯、二氧化锡和无定型二氧化钛三元沉淀物(石墨烯-二氧化锡-二氧化钛中间产物)的形成。经过之后的水热处理、冷冻干燥和煅烧过程，得到石墨烯-二氧化锡-二氧化钛三元复合电极材料。

作为本发明的进一步改进，步骤(1)所述石墨烯、二氧化锡、钛源的质量比为20～30：15～25:10～25。

作为本发明的进一步改进，步骤(1)所述醇溶液为无水乙醇。

作为本发明的进一步改进，步骤(3)中冷冻干燥时间为12～24h。

作为本发明的进一步改进，步骤(4)中的煅烧温度为500～700℃，升温速率为5～10℃/min。

技术方案二：