[发明专利]一种多级孔碳纳米纤维载TiO2纳米颗粒锂离子电容器负极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种多级孔碳纳米纤维载TiO₂纳米颗粒锂离子电容器负极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)浸渍基液的配置：以钛酸四丁酯∶冰乙酸∶乙醇的质量比为1∶2∶4，在冰乙酸中缓慢倒入钛酸四丁酯，搅拌均匀后混入乙醇，制得浸渍基液；(2)多级孔碳纳米纤维载TiO₂纳米颗粒锂离子电容器负极材料的制备：将制备的多级孔碳纳米纤维以不同比例浸入基液中，浸渍一定时间后干燥、焙烧，获得多级孔碳纳米纤维载TiO₂纳米颗粒锂离子电容器负极材料。本发明制得的多级孔碳纳米纤维载TiO₂纳米颗粒锂离子电容器负极材料，多级孔碳纳米纤维骨架有效的抑制了TiO₂纳米颗粒的团聚，并提高了TiO₂的导电性，改善了其作为锂离子电容器的倍率性能与循环稳定性，且制备方法操作简便、可控性高、重复性好，易于规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种多级孔碳纳米纤维载TiO₂纳米颗粒锂离子电容器负极材料的制备方法，特别是提供一种简单易行、环境友好型、可量产的在具有通孔结构的多级孔碳纳米纤维上生长TiO₂纳米颗粒的制备方法，且制得复合材料具有多级孔结构、比表面积大、材料之间结合能力强、稳定性好等优势。

技术背景

全球变暖和化石燃料的日益枯竭迫使人们大力发展可持续和可再生能源，太阳能和风能作为最有前景的能源而引起了广泛关注。然而，太阳能在夜晚不能工作，风能也具有不确定性，因此电化学储能装置在实际应用中尤为重要。具有较高能量密度(150-200W hkg^-1)的锂离子电池(Lithiumion Batteries，LIBs)以及具有高功率密度(＞10kW kg^-1)和长循环寿命(10⁴-10⁵循环)的电化学容器(Electrochemical Capacitors，ECs)引起了广泛关注。但LIBs的功率密度较低(＜1000W kg^-1)、循环稳定性较差(＜1000times)，ECs能量密度较低(＜10W h kg^-1)，因此迫切需求一种类似LIBs具有高能量密度且类似ECs具有高功率密度和长循环寿命的一种理想的能量储存装置。

锂离子电容器(也称为锂离子混合超级电容器Lithium-ion Capacitors，LICs)一般由高能量LIB负极、高功率的EC正极与锂盐电解质构成，其成功结合了电池和电容器能量储存机制的优点，具有比LIBs更高的功率密度、更长的循环寿命以及比SCs更高的能量密度，被认为是最有前景的能量存储器件之一。