[发明专利]包覆TiO2

说明书

本发明提供一种包覆TiO₂的石墨双离子电池复合正极材料制备方法，包括如下步骤：S1：以钛酸四丁酯作为TiO₂源，将所述钛酸四丁酯与石墨粉混合均匀，并放入无水乙醇中，得到固液混合物；S2：将所述固液混合物在水浴锅磁力搅拌器中连续搅拌，直至无水乙醇完全蒸发，得到样品；S3：将所述样品在惰性保护气氛下加热保温，得到包覆TiO₂的石墨双离子电池复合正极材料。本发明提供的包覆TiO₂的石墨双离子电池复合正极材料循环性能较好。

【技术领域】

本发明涉及能源存贮与转换材料技术领域，具体涉及一种包覆TiO₂的石墨双离子电池复合正极材料及其制备方法。

【背景技术】

双离子电池的正极采用的石墨类材料的嵌入阴离子的理论比容量为120mAhg^-1，但阴离子的嵌入将导致约130％的体积膨胀。同时，5V左右的工作电压不可避免地导致电解液的分解，因此石墨正极的实际比循环容量小于理论循环容量，且循环性能较差，难以实用化。

相关技术中，为解决以上问题，目前一般都是通过在电解液中添加耐高压添加剂，或者采用其它种类的负极材料替代石墨负极来提高双离子电池的循环稳定性。但是，上述方法并不能有效改善因石墨正极体积膨胀导致电池循环稳定性差的问题；另外，电解液中添加剂的加入，必然导致电解液黏度的增大，影响双离子电池的快速充放电性能。

因此，实有必要提供一种包覆TiO₂的石墨双离子电池复合正极材料及其制备方法以解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种循环性能优异的包覆TiO₂的石墨双离子电池复合正极材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种包覆TiO₂的石墨双离子电池复合正极材料制备方法，包括如下步骤：

S1：以钛酸四丁酯作为TiO₂源，将所述钛酸四丁酯与石墨粉混合均匀，并放入无水乙醇中，得到固液混合物；

S2：将所述固液混合物在水浴锅磁力搅拌器中连续搅拌，直至无水乙醇完全蒸发，得到样品；

S3：将所述样品在惰性保护气氛下加热、保温，得到包覆TiO₂的石墨双离子电池复合正极材料。

优选的，所述钛酸四丁酯与石墨粉的质量比为(0.05-0.15)：1。

优选的，所述步骤S2中水浴锅温度为40-70℃。

优选的，所述步骤S4中加热温度为400℃-600℃，保温时间为3-6小时。

本发明还提供一种包覆TiO₂的石墨双离子电池复合正极材料，采用上述的制备方法制备而成。

与相关技术相比，本发明提供的技术方案中利用液相法将纳米TiO₂颗粒包覆在石墨颗粒的表面，优化并提高了石墨/电解液的界面结构，从而获得了以下有益效果：

(1)TiO₂是一种化学稳定且耐高电压的氧化物，其在石墨表面的包覆可有效抑制阴离子插入石墨时导致的机械应力，从而提高电池的循环稳定性；

(2)TiO₂是宽禁带半导体，电子电导率很低(10^-12Scm^-1)，其包覆在石墨颗粒表面会一定程度上将电解液与石墨颗粒隔离，阻止电子在石墨颗粒和碳酸酯类电解液之间的传导，从而有效减缓电解液在高电位下的氧化分解，这进一步提高双离子电池的循环稳定性；