米管阵列复合材料由以下方法制备得到:以阳极氧化法制备的三维有序非晶T12纳米管阵列为工作电极，以铂片为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，以0.06 mol/L CuSOjP 0.02 mol/L Na#04的混合溶液为电解液，在制备的三维有序非晶T12纳米管阵列上原位电沉积Cu，恒压(-1.5 V)沉积60 S，冲洗干净并真空30 °C干燥后，得到Cu掺杂的三维有序非晶T12纳米管阵列复合负极材料，如图2所示，金属Cu颗粒较均匀地分布在非晶T12纳米管表面。
[0024]实施例3
将Cu掺杂三维有序非晶T12纳米管阵列复合材料用作锂离子电池的工作电极:不添加额外的导电剂和粘结剂，直接以Cu掺杂的三维有序非晶T12纳米管阵列复合负极材料为工作电极，以锂箔为对电极和参比电极，以Celgard2325膜为隔膜，以含I mol/L LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)的混合液为电解液，其中EC、DEC和DMC的体积比为1: 1: 1，在充满高纯氩气的手套箱中组装扣式模拟锂离子电池，并以恒流(50 mA/g)充/放电的方法测试其充/放电性能及循环稳定性能。
[0025]本实施例所用Cu掺杂三维有序非晶T12纳米管阵列复合材料由以下方法制备得到:以阳极氧化法制备的三维有序非晶T12纳米管阵列为工作电极，以铂片为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，以0.1 mol/L CuCljP 0.03 mol/L H2SOj^混合溶液为电解液，在三维有序非晶T12纳米管阵列上原位电沉积Cu，恒压(-2.0 V)沉积80 S，冲洗干净并真空40 °C干燥后，得到Cu掺杂的三维有序非晶T12纳米管阵列复合负极材料。
[0026]实施例4
将Cu掺杂三维有序非晶T12纳米管阵列复合材料用作锂离子电池的工作电极:不添加额外的导电剂和粘结剂，直接以Cu掺杂的三维有序非晶T12纳米管阵列复合负极材料作为工作电极，以锂箔为对电极和参比电极，以Celgard2400膜为隔膜，以含I mol/L LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合液为电解液，其中，EC和DEC的体积比为1:1，在充满高纯氩气的手套箱中组装扣式模拟锂离子电池，并以恒流(50 mA/g)充/放电的方法测试其充/放电性能及循环稳定性能，见图5和图6，首次放电比容量为350mAh/g，50次充/放电循环后没有明显衰减。
[0027]本实施例所用Cu掺杂三维有序非晶T12纳米管阵列复合材料由以下方法制备得到:以阳极氧化法制备的三维有序非晶T12纳米管阵列为工作电极，以铂片为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，以0.02 mol/L Cu (NO3)2和0.01 mol/L Na #04的混合溶液为电解液，在三维有序非晶T12纳米管阵列上原位电沉积Cu，恒压(-1.8 V)沉积100 S，冲洗干净并真空25°C干燥后，得到Cu掺杂的三维有序非晶T12纳米管阵列复合负极材料。
[0028]实施例5
本实施例将Cu掺杂的三维有序非晶1102纳米管阵列复合材料用作锂离子电池的工作电极:不添加额外的导电剂和粘结剂，直接以Cu掺杂的三维有序非晶T12纳米管阵列复合负极材料为工作电极，以锂箔为对电极和参比电极，以Celgard2500为隔膜，以含I mol/L LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)的混合液为电解液，其中EC、DEC和DMC的体积比为1: 1: 1，在充满高纯氩气的手套箱内与锂箔组装成扣式模拟锂离子电池，以恒流充/放电的方法测试其充/放电性能及循环稳定性能。
[0029]本实施例所述Cu掺杂的三维有序非晶1102纳米管阵列复合材料与实施例4相同。
[0030]测试结果表明:在测试范围内，随着沉积时间增加，Cu掺杂的三维有序非晶Ti02纳米管阵列复合负极材料的充/放电比容量增大；沉积时间为100 s时的复合负极材料在循环50次后，相对于空白三维有序非晶T12纳米管阵列负极材料提高了 80%。
【主权项】
1.一种Cu掺杂三维有序非晶T1 2纳米管复合材料的应用，其特征在于:Cu掺杂三维有序非晶打02纳米管阵列复合材料用作锂离子电池的工作电极。2.根据权利要求1所述Cu掺杂三维有序非晶T12纳米管复合材料的应用，其特征在于:制备锂离子电池过程中无需添加额外的导电剂和粘结剂。3.根据权利要求1或2所述Cu掺杂三维有序非晶T12纳米管复合材料的应用，其特征在于:所述Cu掺杂三维有序非晶T12纳米管复合材料的制备方法，具体包括以下步骤:以阳极氧化法制备的三维有序非晶T12纳米管阵列为工作电极，以铂片为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，以含有支持电解质的铜盐溶液为电解液，在非晶T12纳米管阵列上原位电沉积Cu，即可制得Cu掺杂的三维有序非晶T12纳米管阵列复合负极材料，冲洗干净并真空干燥后备用。4.根据权利要求3所述Cu掺杂三维有序非晶T12纳米管复合材料的应用，其特征在于:铜盐为硝酸铜、硫酸铜或氯化铜，在电解液中铜盐的浓度为0.01?0.lmol/Lo5.根据权利要求3所述Cu掺杂三维有序非晶T12纳米管复合材料的应用，其特征在于:支持电解质为硫酸盐或稀硫酸，在电解液中硫酸盐或稀硫酸的浓度为0.01?0.03mol/L06.根据权利要求3所述Cu掺杂三维有序非晶T12纳米管复合材料的应用，其特征在于:所述电沉积的沉积时间为20?100 S07.根据权利要求3所述Cu掺杂三维有序非晶T12纳米管复合材料的应用，其特征在于:所述电沉积的沉积电位为_1.0?-2.0 V ο8.根据权利要求3所述Cu掺杂三维有序非晶T12纳米管复合材料的应用，其特征在于:所述的真空干燥温度为20?40°C。
【专利摘要】本发明公开一种Cu掺杂三维有序非晶TiO2纳米管复合材料的应用，属于新能源材料的开发与研究领域。本发明以Cu掺杂三维有序非晶TiO2纳米管阵列复合材料作为锂离子电池的工作电极。以阳极氧化法制备的非晶TiO2纳米管阵列为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，以含铜盐的溶液为电解液，恒电位沉积一段时间后，制得Cu掺杂的三维有序非晶TiO2纳米管复合负极材料。本发明制备工艺简单、环境友好，充分利用了金属Cu导电率高的优点改善了电极的充/放电比容量及循环稳定性能。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M4/36
【公开号】CN105226247
【申请号】CN201510570654
【发明人】侯宏英, 孟瑞晋, 刘显茜, 段继祥, 刘松
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月10日