介籠及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種T12介籠及其制備方法和在鋰離子電池中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池具有高電壓、高容量和循環(huán)壽命長(zhǎng)等顯著優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電子設(shè)備、國(guó)防工業(yè)、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。由于能源和環(huán)境保護(hù)的需要，電動(dòng)汽車已成為當(dāng)前新能源領(lǐng)域中最受關(guān)注的行業(yè)。因而，開發(fā)高性能的鋰離子動(dòng)力電池已成為近年來(lái)最熱門的研宄領(lǐng)域之一。當(dāng)前，尖晶石錳酸鋰、磷酸鐵鋰等動(dòng)力電池正極材料已被廣泛的研宄并取得了較大的進(jìn)展。然而，目前商業(yè)化的負(fù)極材料主要是石墨，石墨在充放電過(guò)程中表面可能引起金屬鋰的沉積，存在一定的安全隱患。因而開發(fā)具有快速充放電能力、循環(huán)性良好、比容量高的非碳負(fù)極材料具有十分重要的意義。鈦基氧化物以其原料豐富、無(wú)毒無(wú)害、循環(huán)穩(wěn)定性好和安全性好等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)人們較為廣泛的關(guān)注的負(fù)極材料。目前還未有大比表面積T12介籠的制備方法及其應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種1102介籠及其制備方法和在鋰離子電池中的應(yīng)用，操作簡(jiǎn)便、成本低、純度高、性能優(yōu)異，可以大量合成。此產(chǎn)品還能推廣至其它能源和催化等領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種T12介籠，其粒徑為45-70 nm，由4-7 nm納米晶構(gòu)筑形成籠狀形貌，具有單晶狀的電子衍射結(jié)構(gòu)，比表面積為210-220m2/g。
[0005]制備方法:將l_2g十六燒基磺酸鈉分散于35-60 mL 1-3 mol/L硝酸溶液中，然后滴加0.7-1.5 mL鈦酸異丙酯，在60-90°C下反應(yīng)12_72h，再經(jīng)離心洗滌、干燥，350 -450°C退火得到所述的T12介籠。
[0006]所述的T12介籠作為鋰電池負(fù)極材料。鋰電池組裝:按T1 2介籠、聚偏氟乙烯和乙炔黑的質(zhì)量比為70-75:5-10:15-20混合，研磨后均勻地涂在0.25 cm2的銅片上做負(fù)極，正極為金屬鋰，電解質(zhì)是IM LiPFf^ EC+EMC溶液；EC+EMC溶液中EC+EMC的體積比為1:1;所有組裝均在手套箱里進(jìn)行。
[0007]本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明首次提供了大比表面積的有序T12介籠的制備方法，其操作簡(jiǎn)便、成本低、純度高(98%以上)、性能優(yōu)異，可以大量合成。用此大比表面積的有序T12介籠作為鋰電池負(fù)極材料，結(jié)果表明其具有較高的比容量、大倍率的充放電性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。電流密度為5C的情況下，首次放電比容量高達(dá)318 mAhg—1，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后，其比容量仍可達(dá)170 mAhg'此產(chǎn)品還能推廣至其他能源和催化等領(lǐng)域的應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是T12介籠的XRD圖。
[0009]圖2是1102介籠的透射電鏡分析圖(插圖為電子衍射圖)。
[0010]圖3是T12介籠的循環(huán)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
將Ig十六烷基磺酸鈉分散于35 mL 111101/1硝酸溶液中，然后滴加0.7 mL鈦酸異丙酯，在60°C下反應(yīng)12h，再經(jīng)離心洗滌、干燥，350°C退火得到所述的T12介籠，純度為98%，粒徑為45nm，由4nm納米晶構(gòu)筑形成籠狀形貌，具有單晶狀的電子衍射結(jié)構(gòu)，說(shuō)明這些小納米晶是按晶體學(xué)取向有序排列而成的。這種有序T12介籠具有非常大的比表面積，可達(dá)210m2/g°
[0012]所述的T12介籠作為鋰電池負(fù)極材料。鋰電池組裝:按T1 2介籠、聚偏氟乙烯和乙炔黑的質(zhì)量比為70:10:20混合，研磨后均勻地涂在0.25 cm2的銅片上做負(fù)極，正極為金屬鋰，電解質(zhì)是IM LiPFfJ^ EC+EMC溶液；EC+EMC溶液中EC+EMC的體積比為1:1 ;所有組裝均在手套箱里進(jìn)行。
[0013]電流密度為5C的情況下，首次放電比容量高達(dá)318 mAhg—1，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后，其比容量仍可達(dá)170 mAhg'
[0014]實(shí)施例2
將2g十六燒基磺酸鈉分散于60 mL 3 mol/L硝酸溶液中，然后滴加1.5 mL鈦酸異丙酯，在90°C下反應(yīng)72h，再經(jīng)離心洗滌、干燥，450°C退火得到所述的T12介籠，純度為99%，粒徑為70 nm，由7 nm納米晶構(gòu)筑形成籠狀形貌，具有單晶狀的電子衍射結(jié)構(gòu)，說(shuō)明這些小納米晶是按晶體學(xué)取向有序排列而成的。這種有序T12介籠具有非常大的比表面積，可達(dá)220m2/go
[0015]所述的T12介籠作為鋰電池負(fù)極材料。鋰電池組裝:按T1 2介籠、聚偏氟乙烯和乙炔黑的質(zhì)量比為75:10:15混合，研磨后均勻地涂在0.25 cm2的銅片上做負(fù)極，正極為金屬鋰，電解質(zhì)是IM LiPFfJ^ EC+EMC溶液；EC+EMC溶液中EC+EMC的體積比為1:1 ;所有組裝均在手套箱里進(jìn)行。
[0016]電流密度為5C的情況下，首次放電比容量高達(dá)318 mAhg—1，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后，其比容量仍可達(dá)170 mAhg'
[0017]實(shí)施例3
將1.5g十六烷基磺酸鈉分散于50 mL 2 mol/L硝酸溶液中，然后滴加1.1mL鈦酸異丙酯，在75°C下反應(yīng)42h，再經(jīng)離心洗滌、干燥，400°C退火得到所述的T12介籠，純度為99%，粒徑為60 nm，由6 nm納米晶構(gòu)筑形成籠狀形貌，具有單晶狀的電子衍射結(jié)構(gòu)，說(shuō)明這些小納米晶是按晶體學(xué)取向有序排列而成的。這種有序T12介籠具有非常大的比表面積，可達(dá)215m2/go
[0018]所述的T12介籠作為鋰電池負(fù)極材料。鋰電池組裝:按T1 2介籠、聚偏氟乙烯和乙炔黑的質(zhì)量比為72:9:19混合，研磨后均勻地涂在0.25 cm2的銅片上做負(fù)極，正極為金屬鋰，電解質(zhì)是IM LiPFfJ^ EC+EMC溶液；EC+EMC溶液中EC+EMC的體積比為1:1 ;所有組裝均在手套箱里進(jìn)行。
[0019]電流密度為5C的情況下，首次放電比容量高達(dá)318 mAhg—1，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后，其比容量仍可達(dá)170 mAhg'
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種T12介籠，其特征在于:粒徑為45-70 nm，由4-7 nm納米晶構(gòu)筑形成籠狀形貌，具有單晶狀的電子衍射結(jié)構(gòu)，比表面積為210-220m2/g。
2.一種制備如權(quán)利要求1所述的T12介籠的方法，其特征在于:將l_2g十六烷基磺酸鈉分散于35-60 mL 1-3 mol/L硝酸溶液中，然后滴加0.7-1.5 mL鈦酸異丙酯，在60_90°C下反應(yīng)12-72h，再經(jīng)離心洗滌、干燥，350 _450°C退火得到所述的T12介籠。
3.—種如權(quán)利要求1所述的T12介籠的應(yīng)用，其特征在于:所述的T12介籠作為鋰電池負(fù)極材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于:鋰電池組裝:按T12介籠、聚偏氟乙烯和乙炔黑的質(zhì)量比為70-75:5-10:15-20混合，研磨后均勻地涂在0.25 cm2的銅片上做負(fù)極，正極為金屬鋰，電解質(zhì)是IM LiPFf^ EC+EMC溶液；EC+EMC溶液中EC+EMC的體積比為1:1;所有組裝均在手套箱里進(jìn)行。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種TiO2介籠及其制備方法和在鋰離子電池中的應(yīng)用，將1-2g十六烷基磺酸鈉分散于35-60mL1-3mol/L硝酸溶液中，然后滴加0.7-1.5mL鈦酸異丙酯，在60-90℃下反應(yīng)12-72h，再經(jīng)離心洗滌、干燥，350-450℃退火得到所述的TiO2介籠，粒徑為45-70nm，由4-7nm納米晶構(gòu)筑形成籠狀形貌，具有單晶狀的電子衍射結(jié)構(gòu)，比表面積為210-220m2/g。本發(fā)明操作簡(jiǎn)便、成本低、純度高、性能優(yōu)異，可以大量合成。此產(chǎn)品還能推廣至其它能源和催化等領(lǐng)域的應(yīng)用。
【IPC分類】H01M4-48
【公開號(hào)】CN104701515
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510060086
【發(fā)明人】洪振生, 洪家興, 謝超冰, 黃志高
【申請(qǐng)人】福建師范大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日