[发明专利]一种改性二氧化钛钴酸锰复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种改性二氧化钛钴酸锰复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、TiO₂纳米纤维的制备：制备TiO₂的前驱体溶液；将前驱体溶液通过静电纺丝，在60-80℃下烘干，放入马弗炉中进行烧结，形成交错聚合的TiO₂纳米纤维；

S2、二氧化钛钴酸锰复合结构的制备：将S1中制备的TiO₂纳米纤维以一定比例与Co(NO₃)₂·6H₂O、高锰酸钾、氢氧化钠和水混合，磁力搅拌5-10min得到混合溶液，转入特氟龙反应釜并在烘箱中加热，收集二氧化钛钴酸锰复合材料；

S3、取向度引导：将所述S2中的二氧化钛钴酸锰复合材料与导电乙炔黑、PVDF以及金属颗粒进行混合并搅拌形成工作电极浆料，将工作电极浆料涂覆于铜箔，并在工作电极浆料干燥前使用强磁场对工作电极浆料中二氧化钛钴酸锰复合材料的取向度进行引导，保证二氧化钛钴酸锰复合材料沿纤维轴向规则排布；

S4、电极制备和电化学性能测试：将铜箔上工作电极浆料进行干燥并制备成负极，组装成扣式电池，并对电池恒电流充放电循环进行测试。

2.根据权利要求1所述的一种改性二氧化钛钴酸锰复合材料制备方法，其特征在于，前驱体溶液的制备方法，包括以下步骤：

a、将PVP溶于一定量的CH₃CH₂OH溶液中磁力搅拌3-5h形成甲溶液；

b、将C₁₆H₃₆O₄Ti和CH₃CH₂OH按照比例加入至CH₃COOH磁搅拌3-5h形成乙溶液；

C、将甲溶液和乙溶液混合磁力搅拌至少12h形成前驱体溶液。

3.根据权利要求2所述的一种改性二氧化钛钴酸锰复合材料制备方法，其特征在于：C₁₆H₃₆O₄Ti、CH₃CH₂OH和CH₃COOH的摩尔比为5：10：4。

4.根据权利要求1所述的一种改性二氧化钛钴酸锰复合材料制备方法，其特征在于：在所述S3中，金属颗粒为铁磁质。

5.根据权利要求1所述的一种改性二氧化钛钴酸锰复合材料制备方法，其特征在于：在所述S3中，强磁场引导二氧化钛钴酸锰复合材料单轴取向。

6.根据权利要求1所述的一种改性二氧化钛钴酸锰复合材料制备方法，其特征在于：在所述S2中，在收集二氧化钛钴酸锰复合材料时，使用去离子水和无水乙醇进行清洗并在80-90℃下真空干燥8-10h。

7.根据权利要求1所述的一种改性二氧化钛钴酸锰复合材料制备方法，其特征在于：在所述S3中二氧化钛钴酸锰复合材料、导电乙炔黑和PVDF的质量分数比为6：3：1。

8.根据权利要求1所述的一种改性二氧化钛钴酸锰复合材料制备方法，其特征在于：在所述S1中，二氧化钛钴酸锰复合材料在马弗炉中分别500-550℃加热2-3h，以及700-750℃加热4-5h。

9.根据权利要求1所述的制备方法制备的改性二氧化钛钴酸锰复合材料，其特征在于：所述改性二氧化钛钴酸锰复合材料包括：以TiO₂纳米纤维为骨架，在所述骨架的表面包裹有钴酸锰；且所述改性二氧化钛钴酸锰复合材料的取向度至少为90％。

10.根据权利要求1所述的制备方法制备的改性二氧化钛钴酸锰复合材料用于锂电池负极材料。