[发明专利]二氧化钛@石墨烯@二氧化钛负极材料的制备方法及产品和应用

说明书

本发明提供一种二氧化钛@石墨烯@二氧化钛负极材料的制备方法，包括如下步骤，将二氧化钛加入到有机锂盐中的有机烃溶液中磁力搅拌；在室温氩气条件下混合液搅拌5~8天，用有机烃溶剂洗涤并减压干燥，得LiTiO₂；再将LiTiO₂加入去离子水超声，得层剥离的LiTiO₂；将CTAB完全溶解到去离子水中，将其与层剥离的LiTiO₂充分混合并超声，形成层剥离的LiTiO₂‑CTA⁺溶液，向该溶液中加入氧化石墨烯的分散溶液，继续超声，形成LiTiO₂‑CTA⁺‑GO溶液；将上述溶液转入反应釜中加入还原剂反应，所得沉淀物经过滤、洗涤，冻干得二氧化钛@石墨烯@二氧化钛负极材料。该负极材料比表面积大和导电性好。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的技术领域，具体为一种二氧化钛@石墨烯@二氧化钛负极材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

随着社会的发展，锂离子电池备受关注。锂离子电池是目前世界上最为理想的可充电电池，它不仅具有能量密度大、循环寿命长、无记忆效应及污染小等优点。随着技术的进步，锂离子电池将广泛应用于电动汽车、航空航天及生物医药等领域，因此，研究与开发动力用锂离子电池及相关材料具有重大的意义。对于动力用锂离子电池而言，其关键是提高功率密度和能量密度，而功率密度和能量密度提高的根本是电极材料，特别是负极材料的改善。

自上世纪90年代初，日本的科技工作者开发出了层状结构的碳材料，碳材料是最早为人们所研究并应用于锂离子电池商品化的材料，至今仍是大家关注和研究的重点之一，但是碳负极材料存在一些缺陷：电池化成时，与电解液反应形成SEI膜，导致电解液的消耗和较低的首次库伦效率；电池过充时，可能会在碳电极表面析出金属锂，形成锂枝晶造成短路，导致温度升高，电池爆炸；另外，锂离子在碳材料中的扩散系数较小，导致电池不能实现大电流充放电，从而限制了锂离子电池的应用范围。

二氧化钛@石墨烯@二氧化钛材料作为锂离子电池负极材料，通过三明治结构，具有较高的Li+储存容量。该材料被认为是一种具有前途的锂离子电池负极材料。

本发明提供一种二氧化钛@石墨烯@二氧化钛负极材料的制备方法，石墨烯能够提高材料的导电性以及三明治结构的二氧化钛@石墨烯@二氧化钛具有较大的比表面积和电导率，进一步有利于提高材料的电化学性能。该制备工艺相对简单，易操作。

本发明提供一种二氧化钛@石墨烯@二氧化钛负极材料的制备方法。该结构具有较大的比表面积和较好的导电性，能够阻止电解液对材料的腐蚀发生副反应，进而可以提高材料的电化学性能。解决了在锂离子电池循环过程中比容量衰减相对较快电化学性能相对较差的问题。并且制备方法简单，工艺条件容易实现，能量消耗低，且制备无污染。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种二氧化钛@石墨烯@二氧化钛负极材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供上述方法制备的二氧化钛@石墨烯@二氧化钛负极材料产品。

本发明的又一目的在于：提供上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现，一种二氧化钛@石墨烯@二氧化钛负极材料的制备方法，具体步骤为：

第一步：将二氧化钛加入到有机锂盐中的有机烃溶液中磁力搅拌2~3 h，其中二氧化钛和有机锂盐的摩尔量比为1:2；

第二步：在室温惰性氩气气氛条件下，将上述混合液搅拌5~8天，用有机烃溶剂洗涤并且在减压条件下干燥，得LiTiO₂；

第三步：再将LiTiO₂加入去离子水中，超声2~3 h，得层剥离的LiTiO₂；