介笼及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于新材料制备领域，具体涉及一种T12介笼及其制备方法和在锂离子电池中的应用。
【背景技术】
[0002]锂离子电池具有高电压、高容量和循环寿命长等显著优点而被广泛应用于移动电子设备、国防工业、电动汽车等领域。由于能源和环境保护的需要，电动汽车已成为当前新能源领域中最受关注的行业。因而，开发高性能的锂离子动力电池已成为近年来最热门的研宄领域之一。当前，尖晶石锰酸锂、磷酸铁锂等动力电池正极材料已被广泛的研宄并取得了较大的进展。然而，目前商业化的负极材料主要是石墨，石墨在充放电过程中表面可能引起金属锂的沉积，存在一定的安全隐患。因而开发具有快速充放电能力、循环性良好、比容量高的非碳负极材料具有十分重要的意义。钛基氧化物以其原料丰富、无毒无害、循环稳定性好和安全性好等优点，成为近年来人们较为广泛的关注的负极材料。目前还未有大比表面积T12介笼的制备方法及其应用的相关报道。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种1102介笼及其制备方法和在锂离子电池中的应用，操作简便、成本低、纯度高、性能优异，可以大量合成。此产品还能推广至其它能源和催化等领域的应用。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种T12介笼，其粒径为45-70 nm，由4-7 nm纳米晶构筑形成笼状形貌，具有单晶状的电子衍射结构，比表面积为210-220m2/g。
[0005]制备方法:将l_2g十六烧基磺酸钠分散于35-60 mL 1-3 mol/L硝酸溶液中，然后滴加0.7-1.5 mL钛酸异丙酯，在60-90°C下反应12_72h，再经离心洗涤、干燥，350 -450°C退火得到所述的T12介笼。
[0006]所述的T12介笼作为锂电池负极材料。锂电池组装:按T1 2介笼、聚偏氟乙烯和乙炔黑的质量比为70-75:5-10:15-20混合，研磨后均匀地涂在0.25 cm2的铜片上做负极，正极为金属锂，电解质是IM LiPFf^ EC+EMC溶液；EC+EMC溶液中EC+EMC的体积比为1:1;所有组装均在手套箱里进行。
[0007]本发明的显著优点在于:本发明首次提供了大比表面积的有序T12介笼的制备方法，其操作简便、成本低、纯度高(98%以上)、性能优异，可以大量合成。用此大比表面积的有序T12介笼作为锂电池负极材料，结果表明其具有较高的比容量、大倍率的充放电性能和良好的循环稳定性。电流密度为5C的情况下，首次放电比容量高达318 mAhg—1，经过100次循环后，其比容量仍可达170 mAhg'此产品还能推广至其他能源和催化等领域的应用。
【附图说明】
[0008]图1是T12介笼的XRD图。
[0009]图2是1102介笼的透射电镜分析图(插图为电子衍射图)。
[0010]图3是T12介笼的循环曲线图。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
将Ig十六烷基磺酸钠分散于35 mL 111101/1硝酸溶液中，然后滴加0.7 mL钛酸异丙酯，在60°C下反应12h，再经离心洗涤、干燥，350°C退火得到所述的T12介笼，纯度为98%，粒径为45nm，由4nm纳米晶构筑形成笼状形貌，具有单晶状的电子衍射结构，说明这些小纳米晶是按晶体学取向有序排列而成的。这种有序T12介笼具有非常大的比表面积，可达210m2/g°
[0012]所述的T12介笼作为锂电池负极材料。锂电池组装:按T1 2介笼、聚偏氟乙烯和乙炔黑的质量比为70:10:20混合，研磨后均匀地涂在0.25 cm2的铜片上做负极，正极为金属锂，电解质是IM LiPFfJ^ EC+EMC溶液；EC+EMC溶液中EC+EMC的体积比为1:1 ;所有组装均在手套箱里进行。
[0013]电流密度为5C的情况下，首次放电比容量高达318 mAhg—1，经过100次循环后，其比容量仍可达170 mAhg'
[0014]实施例2
将2g十六烧基磺酸钠分散于60 mL 3 mol/L硝酸溶液中，然后滴加1.5 mL钛酸异丙酯，在90°C下反应72h，再经离心洗涤、干燥，450°C退火得到所述的T12介笼，纯度为99%，粒径为70 nm，由7 nm纳米晶构筑形成笼状形貌，具有单晶状的电子衍射结构，说明这些小纳米晶是按晶体学取向有序排列而成的。这种有序T12介笼具有非常大的比表面积，可达220m2/go
[0015]所述的T12介笼作为锂电池负极材料。锂电池组装:按T1 2介笼、聚偏氟乙烯和乙炔黑的质量比为75:10:15混合，研磨后均匀地涂在0.25 cm2的铜片上做负极，正极为金属锂，电解质是IM LiPFfJ^ EC+EMC溶液；EC+EMC溶液中EC+EMC的体积比为1:1 ;所有组装均在手套箱里进行。
[0016]电流密度为5C的情况下，首次放电比容量高达318 mAhg—1，经过100次循环后，其比容量仍可达170 mAhg'
[0017]实施例3
将1.5g十六烷基磺酸钠分散于50 mL 2 mol/L硝酸溶液中，然后滴加1.1mL钛酸异丙酯，在75°C下反应42h，再经离心洗涤、干燥，400°C退火得到所述的T12介笼，纯度为99%，粒径为60 nm，由6 nm纳米晶构筑形成笼状形貌，具有单晶状的电子衍射结构，说明这些小纳米晶是按晶体学取向有序排列而成的。这种有序T12介笼具有非常大的比表面积，可达215m2/go
[0018]所述的T12介笼作为锂电池负极材料。锂电池组装:按T1 2介笼、聚偏氟乙烯和乙炔黑的质量比为72:9:19混合，研磨后均匀地涂在0.25 cm2的铜片上做负极，正极为金属锂，电解质是IM LiPFfJ^ EC+EMC溶液；EC+EMC溶液中EC+EMC的体积比为1:1 ;所有组装均在手套箱里进行。
[0019]电流密度为5C的情况下，首次放电比容量高达318 mAhg—1，经过100次循环后，其比容量仍可达170 mAhg'
[0020]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种T12介笼，其特征在于:粒径为45-70 nm，由4-7 nm纳米晶构筑形成笼状形貌，具有单晶状的电子衍射结构，比表面积为210-220m2/g。
2.一种制备如权利要求1所述的T12介笼的方法，其特征在于:将l_2g十六烷基磺酸钠分散于35-60 mL 1-3 mol/L硝酸溶液中，然后滴加0.7-1.5 mL钛酸异丙酯，在60_90°C下反应12-72h，再经离心洗涤、干燥，350 _450°C退火得到所述的T12介笼。
3.—种如权利要求1所述的T12介笼的应用，其特征在于:所述的T12介笼作为锂电池负极材料。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于:锂电池组装:按T12介笼、聚偏氟乙烯和乙炔黑的质量比为70-75:5-10:15-20混合，研磨后均匀地涂在0.25 cm2的铜片上做负极，正极为金属锂，电解质是IM LiPFf^ EC+EMC溶液；EC+EMC溶液中EC+EMC的体积比为1:1;所有组装均在手套箱里进行。
【专利摘要】本发明公开了一种TiO2介笼及其制备方法和在锂离子电池中的应用，将1-2g十六烷基磺酸钠分散于35-60mL1-3mol/L硝酸溶液中，然后滴加0.7-1.5mL钛酸异丙酯，在60-90℃下反应12-72h，再经离心洗涤、干燥，350-450℃退火得到所述的TiO2介笼，粒径为45-70nm，由4-7nm纳米晶构筑形成笼状形貌，具有单晶状的电子衍射结构，比表面积为210-220m2/g。本发明操作简便、成本低、纯度高、性能优异，可以大量合成。此产品还能推广至其它能源和催化等领域的应用。
【IPC分类】H01M4-48
【公开号】CN104701515
【申请号】CN201510060086
【发明人】洪振生, 洪家兴, 谢超冰, 黄志高
【申请人】福建师范大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月5日