[发明专利]一种纳米带钛酸锂@砭石复合纤维材料的制备及产品和应用

说明书

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，特别是涉及一种纳米带钛酸锂@砭石复合纤维材料的制备方法。它包括以下步骤：1）将有机钛盐溶于N,N‑二甲基甲酰胺和醇混合液中，得溶液A；2）将溶液A在180~240℃反应15~20 h，得二氧化钛纳米片；3）将二氧化钛纳米片和砭石粉混合配比置于氢氧化锂溶液中反应，干燥，得前驱体；4）将前驱体在惰性气氛中300~400℃煅烧2~5 h得纳米带钛酸锂@砭石粉；5）将纳米带钛酸锂@砭石粉和壳聚糖溶解于极性溶液制成均匀纺丝溶液；6）将纺丝液用静电纺丝装置进行纺丝，获得纳米带钛酸锂@砭石复合纤维材料；本发明材料的电化学性能较高。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，特别是涉及一种纳米带钛酸锂@砭石复合纤维材料的制备方法。

背景技术

随着更小、更轻和更高性能的电子和通讯设备的迅速发展，人们对为这些设备提供电源的电池性能尤其对比能量提出了越来越高的要求。但是，目前已商品化的锂离子电池和 MH/Ni电池的比容量已经很难继续提高。因此，迫切需要开发比能量更高的电池。锂离子二次电池作为高比能量化学电源已经广泛应用于移动通讯、笔记本电脑、摄像机、照相机、便携式仪器仪表等领域，迅速发展成为目前最重要的二次电池之一。锂离子电池作为最新一代的绿色高能蓄电池，于20世纪90年代初迅速发展起来，锂离子电池因其电压高、能量密度高、循环寿命长、环境污染小等优点倍受青睐。

目前，商业化的锂离子电池负极材料大多数采用碳负极材料，但是碳负极材料存在一些缺陷：首次放电过程中与电解液发生反应形成表面钝化膜，导致电解液的消耗和首次库伦效率较低；碳电极与金属锂的电极电位相近，在电池过充电时，仍可能会在碳电极表面析出金属锂，而形成枝晶造成短路，引发安全问题等。寻找新型的锂离子负极材料成为研究的热点。尖晶石型的钛酸锂是一种零应变材料，循环性能好、不与电解液反应、充放电电压平台比较平稳、安全性较高、价格低廉且比较容易制备，是很有潜力的动力型锂离子电池负极材料。同时，该材料也存在一些缺点，Li₄Ti₅O₁₂的电导率很低，近乎绝缘，高倍率下的性能较差，若应用于动力车、大型储能电池等领域就会受到极大的限制。因而，针对Li₄Ti₅O₁₂材料导电性差的缺点，提高其电导率和高倍率性能的研究显得尤为重要。目前，常用的改性方法是将其纳米化、包覆或是掺杂，以此来初步提升电极性能。制备纳米化的Li₄Ti₅O₁₂，减小了材料颗粒的大小，缩短Li⁺ 的扩散路径、减小Li⁺的扩散阻力、减缓电极极化的目的，以此来提高了材料的电化学性能，但是纳米化颗粒在充放电过程中容易发生团聚。随着充放电进行过程，材料的电化学性能会下降。

发明内容

本发明的第一目的是为克服现有技术的不足，提供一种纳米带钛酸锂@砭石复合纤维材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供上述方法制备的纳米带钛酸锂@砭石复合纤维材料。

本发明的又一目的在于：提供上述产品的应用。

本发明的第一技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种纳米带钛酸锂@砭石复合纤维材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将有机钛盐溶于N,N-二甲基甲酰胺和醇混合液中，其中三者体积比为1-4: 2-8: 10-20；搅拌均匀，得溶液A；

2）将溶液A在180~240 ℃反应15~20 h，冷却，进行第一阶段洗涤和第一阶段干燥，得二氧化钛纳米片；

3）将二氧化钛纳米片和砭石粉按质量比为50~60：1~2混合配比置于氢氧化锂溶液中搅拌均匀；在120~160 ℃反应8~10 h，冷却至室温，进行第二阶段洗涤和第二阶段干燥，得前驱体；