[发明专利]一种碳纳米管和三氧化二铁复合碳化钛的锂离子电池负极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种碳纳米管和三氧化二铁复合碳化钛的锂离子电池负极材料及其制备方法，采用碳铝化钛、氯化亚铁、CNT为原料，制备过程中控制的FeCl2溶液浓度、煅烧温度和CNT质量百分比，CNT是由化学气相沉积法制得。本发明采用水热法制备CNT和Fe2O3复合Ti3C2Tx，以克服Ti3C2Tx负极材料电化学性能差的缺点。本发明以一种工艺简单、成本低廉的改性方法，提供了具有优良电化学性能的锂离子电池负极材料。

主权项

1.一种碳纳米管和三氧化二铁复合碳铝化钛的锂离子电池负极材料，其特征在于，CNT作为组成三维导电网络的桥梁，和原位生成的Fe2O3有效复合降低了复合材料与电解液的接触电阻，提高了锂离子在材料内部的传输能力并按照下述步骤进行：步骤1，将Ti3AlC2粉体分散到质量百分数30—70wt％的氢氟酸水溶液中进行处理，沉淀物经干燥后得到黑色粉末，即为Ti3C2Tx粉末；步骤2，将步骤1制备的Ti3C2Tx粉末置于氢氧化钠水溶液中分散均匀，再向其中加入氯化亚铁，并控制氯化亚铁的浓度为0.01‑0.5摩尔/升，分散均匀后得到黄色悬浮液；步骤3，将步骤2制备的黄色悬浮液置于反应釜中密封后，自室温20—25摄氏度以每分钟1—5摄氏度的速度升温至140—180摄氏度并保温3—6小时，自然冷却至室温后，将沉淀物过滤洗涤干燥，得到黑色粉体，即为四氧化三铁(Fe3O4)复合Ti3C2Tx材料；步骤4，将步骤3制备的黑色粉体在空气气氛中进行焙烧，自室温20—25摄氏度以每分钟1—5摄氏度的速度升温至400—500摄氏度并保温2—6小时，自然冷却至室温，即可得到红棕色粉体，即为Fe2O3复合Ti3C2Tx材料；步骤5，将步骤4制备的Fe2O3复合Ti3C2Tx材料和碳纳米管均匀分散在蒸馏水中，自室温20—25摄氏度以每分钟1—5摄氏度的速度升温至140—160℃下保温3—5小时，自然冷却至室温，得到CNT和Fe2O3复合Ti3C2Tx材料；在CNT和Fe2O3复合Ti3C2Tx材料中，CNT的质量百分数为10—30wt％。