一種鈦酸鹽納米纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈦酸鹽納米纖維的制備方法，本發(fā)明中將一定量的醋酸鋰、鋇鹽及鈦鹽溶于二甲基甲酰胺、冰醋酸和甲醇的混合溶液，并加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑使之形成澄清的溶液，將澄清的溶液在一定的電壓和一定的體積流率下進(jìn)行靜電紡絲，將靜電紡絲產(chǎn)物恒溫干燥，然后高溫?zé)Y(jié)，即得相應(yīng)的BaTiO3·Li2TiO3鈦酸鹽納米纖維，并研究了其電化學(xué)性能和儲(chǔ)鋰性能。本發(fā)明成功實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池負(fù)極材料BaTiO3·Li2TiO3鈦酸鹽納米纖維的制備，該納米纖維具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)證明本方法制備的BaTiO3·Li2TiO3鈦酸鹽納米纖維作為鋰離子電池負(fù)極材料具有廣闊的應(yīng)用前景。在整個(gè)制備過程中，操作簡單，原料成本低，設(shè)備投資少，適合批量生產(chǎn)。
【專利說明】
一種鈦酸鹽納米纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域，具體涉及到一種鈦酸鹽鋰離子電池負(fù)極材料BaT13.Li2T13納米纖維的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池因其工作電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶效應(yīng)及對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，不僅被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、攝像機(jī)、筆記本電腦等便攜式設(shè)備，還被列為航空航天、軍事及儲(chǔ)能的候選電源。負(fù)極材料作為鋰離子電池的重要組成部分，對(duì)電池的成本和性能都起著非常重要的作用。
[0003]鈦酸鋇鋰因具有循環(huán)壽命長、性質(zhì)穩(wěn)定、安全等優(yōu)點(diǎn)，使其有望在動(dòng)力型電池方面發(fā)揮重要的應(yīng)用。目前人們對(duì)鈦酸鋇鋰的鋰離子電池性能研究還比較少。林曉婷等用固相法制備出顆粒狀的BaLi2Ti60i4并測試了其循環(huán)和倍率性能(Journal of Power Sources,2015，278，546-554)，然而結(jié)果并不太理想。隨后人們又對(duì)BaLi2Ti6O14進(jìn)行摻雜處理，性能有一定提升但距我們的期望值還有很長的距離(Electrochimica Acta，2015，186，24-33)。固相法制備出的材料普遍具有顆粒較大、組成不均勻、易團(tuán)聚等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著材料的性會(huì)K。
[0004]著名的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Feyneman在20世紀(jì)60年代曾經(jīng)預(yù)言:如果我們對(duì)物體微小規(guī)模上的排列加以某種控制的話，我們就能使物體得到大量的異乎尋常的特性，就會(huì)看到材料的性能產(chǎn)生豐富的變化。他所說的材料就是現(xiàn)在的納米材料。當(dāng)粒子的尺寸減小到納米量級(jí)，將會(huì)導(dǎo)致聲、光、電、磁、熱性能呈現(xiàn)新的特性。在所有的納米材料中，一維納米材料因其結(jié)構(gòu)和ID形態(tài)使其在光、電、磁、催化、傳感器等諸多領(lǐng)域具有優(yōu)異的性能和潛在的應(yīng)用前景。同時(shí)，一維納米材料也是其他低維納米材料研究的基礎(chǔ)。因此，一維納米材料已經(jīng)成為當(dāng)前納米材料科學(xué)領(lǐng)域的前沿和研究熱點(diǎn)。
[0005]為了解決固相法制備的鈦酸鋰電池材料的各種缺點(diǎn)，進(jìn)一步提升鈦酸鋰電池材料的電化學(xué)性能，本發(fā)明采用靜電紡絲技術(shù)制備了一種鈦酸鋇鋰BaT13.Li2T13納米纖維。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的是為了解決固相法制備出的鈦酸鋰電負(fù)極材料的電化學(xué)性能差的問題，提供了一種鈦酸鹽電池負(fù)極材料BaT13.Li2T13納米纖維的制備方法。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種鈦酸鹽納米纖維，該鈦酸鹽化學(xué)式為BaT13.Li2T13o
[0008]本發(fā)明還提供了一種鈦酸鹽納米纖維的制備方法，所述制備方法包括:
[0009](I)將LiCH3COO和鋇鹽溶于二甲基甲酰胺(DMF)和甲醇(MeOH)的混合溶劑中(DMF和MeOH體積比為1:1)，攪拌0.5h，形成溶液A;
[0010](2)將鈦鹽溶于溶液A，加冰醋酸，攪拌0.5h，形成溶液B;
[0011 ] (3)將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入溶液B，攪拌2h，形成澄清的溶液C，溶液C中L1、Ba與Ti元素的摩爾比為2.2:1:3;
[0012](4)將澄清的溶液C在13?17.5kV的電壓和0.6mL h—1的流率下靜電紡絲；
[0013](5)將得到的靜電紡絲產(chǎn)物放于100°C下干燥6?12h;
[0014](6)將干燥后的靜電紡絲產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到馬弗爐中，在750?900V下燒結(jié)5h，得到鈦酸鹽納米纖維。
[0015]可選地，所述鋇鹽為Ba(CH3COO)2、BaCl2中的一種或兩種的組合物。
[0016]可選地，所述鈦鹽為鈦酸四丁酯。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
[0018]本發(fā)明合成的鈦酸鹽BaT13.Li2T13納米纖維作為電池負(fù)極材料性能優(yōu)異，充放電測試表明，制備的BaT13.Li2T13鈦酸鹽納米纖維在1000mA g—1的電流密度下充放電循環(huán)800周比容量無明顯衰減。和傳統(tǒng)固相法制備出的BaLi2Ti6Ow顆粒相比，BaT13.Li2T13納米纖維的電化學(xué)性能有了大幅度的提升。這也為尋找新的可商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料提供了思路。
【附圖說明】
[0019]圖1是實(shí)施例制得的BaT13.Li2T13鈦酸鹽納米纖維的XRD圖；
[0020]圖2是實(shí)施例制得的BaT13.Li2T13鈦酸鹽納米纖維的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0022]實(shí)施例1
[0023]將2.2mmolLiCH3COO和I.0mmol Ba(CH3COO)2溶于20mL二甲基甲酰胺(DMF)和甲醇的混合溶劑(體積比為1:1)中攪拌0.511，形成溶液4;將3.011111101鈦酸四丁酯溶于溶液4，加6mL冰醋酸，攪拌0.5h，形成溶液B;將聚乙烯吡咯烷酮2.0g加入溶液B，攪拌2h，形成溶液C;將澄清的溶液C在13kV的電壓和0.6mL h—1的流率下進(jìn)行靜電紡絲;將得到的靜電紡絲產(chǎn)物放于100°C下干燥6h;將干燥好的靜電紡絲產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到馬弗爐中，在750°C燒結(jié)5h，得到鋰離子電池負(fù)極材料BaT13.Li2T13鈦酸鹽納米纖維。用粉末衍射(XRD)對(duì)所述納米纖維進(jìn)行了表征，如圖1所示。用掃描電鏡觀察所述納米纖維的形貌，如圖2所示。
[0024]實(shí)施例2
[0025]將2.2mmol LiCH3COO和I.0mmol BaCl2溶于20mL二甲基甲酰胺(DMF)和甲醇的混合溶劑(體積比為1:1)中攪拌0.5h，形成溶液A ；將3.0mmoI鈦酸四丁酯溶于溶液A，加6mL冰醋酸，攪拌0.5h，形成溶液B;將2.0g聚乙烯吡咯烷酮加入溶液B，攪拌2h，形成溶液C;將澄清的溶液C在17.5kV的電壓和0.6mL h—1的流率下進(jìn)行靜電紡絲;將得到的靜電紡絲產(chǎn)物放于100°C下干燥9h;將干燥好的靜電紡絲產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到馬弗爐中，在850°C燒結(jié)5h，得到鋰離子電池負(fù)極材料BaT13.Li2T13鈦酸鹽納米纖維。
[0026]實(shí)施例3
[0027]將2.2mmolLiCH3COO和I.0mmol Ba(CH3COO)2溶于20mL二甲基甲酰胺(DMF)和甲醇的混合溶劑(體積比為1:1)中攪拌0.511，形成溶液4;將3.011111101鈦酸四丁酯溶于溶液4，加6mL冰醋酸，攪拌0.5h，形成溶液B;將2.0g聚乙烯吡咯烷酮加入溶液B，攪拌2h，形成溶液C;將澄清的溶液C在15kV的電壓和0.6mL h—1的流率下進(jìn)行靜電紡絲;將得到的靜電紡絲產(chǎn)物放于100°C下干燥12h;將干燥好的靜電紡絲產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到馬弗爐中，在900°C燒結(jié)5h，得到鋰離子電池負(fù)極材料BaTi03.Li2Ti03鈦酸鹽納米纖維。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鈦酸鹽納米纖維，其特征在于該鈦酸鹽化學(xué)式為BaT13.Li2T13O2.—種權(quán)利要求1所述的鈦酸鹽納米纖維的制備方法，其特征在于所述制備方法包括: (1)將LiCH3COO和鋇鹽溶于二甲基甲酰胺(DMF)和甲醇的混合溶劑(DMF和甲醇體積比為1:1)中攪拌0.511，形成溶液八； (2)將鈦鹽溶于溶液A，加冰醋酸，攪拌0.5h，形成溶液B; (3)將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入溶液B，攪拌2h，形成澄清的溶液C，溶液C中L1、Ba與T i元素的摩爾比為2.2:1:3; (4)將澄清的溶液C在13?17.5kV的電壓和0.6mL h—1的流率下靜電紡絲； (5)將得到的靜電紡絲產(chǎn)物放于100°C下干燥6?12h; (6)將干燥好的靜電紡絲產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到馬弗爐中，在750?9000C下燒結(jié)5h，得到鈦酸鹽納米纖維。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦酸鹽納米纖維的制備方法，其特征在于所述鋇鹽為Ba(CH3COO)2、BaCl2中的一種或兩種的組合物，所述鈦鹽為鈦酸四丁酯。
【文檔編號(hào)】H01M10/0525GK105967226SQ201610286755
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】李星, 朱聰聰, 吳顯宗
【申請(qǐng)人】寧波大學(xué)