[发明专利]一种高性能三维分级杂化结构锂离子电池负极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高性能三维分级杂化结构锂离子电池负极材料及其制备方法，利用其独特的三维分级杂化结构和突出的协同效应，发挥出优异的电化学综合性能。所述三维分级杂化结构由MWCNTs、TiO2纳米片和高比容量纳米粒子等三种纳米建筑单元，构筑成为三维微米管状结构，通过先在MWCNTs表面原位水热生长TiO2纳米片阵列，后在TiO2纳米片表面液相自组装高比容量纳米粒子制备了多级杂化结构。本发明的三维分级杂化结构锂离子电池负极材料充分结合了各组分的突出性能，同时解决了二维TiO2纳米片易堆叠、比容量低和导电性差的缺陷，实现了比容量、循环性能和倍率性能的综合提升，可用做下一代高性能锂离子电池负极材料。

主权项

一种三维杂化锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：将MWCNTs超声分散到异丙醇中，向异丙醇中加入二乙烯三胺和四异丙醇钛混合均匀，在180～220℃下水热12～24小时，清洗干燥后热处理2～6小时获得MWCNTs―TiO2，所述MWCNTs―TiO2中的MWCNTs表面垂直生长TiO2纳米片阵列；将所述MWCNTs―TiO2超声分散至四氢呋喃溶剂中获得MWCNTs―TiO2溶液；所述MWCNTs经酸处理；将具有单分散性的Si、Mn3O4或者MoS2纳米粒子中任意一种、两种或者三种超声分散至四氢呋喃溶剂中获得纳米粒子溶液；将所述MWCNTs―TiO2溶液和所述纳米粒子溶液混合，在100～300W功率下连续超声处理10～20小时，所述纳米粒子均匀分布在所述TiO2纳米片表面，所述MWCNTs―TiO2和所述纳米粒子自组装后经过滤和干燥获得复合物。