專利名稱：高純度一維結構Zn₂Ti₃O₈納米材料的制備方法及其在鋰電池中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋰電池技術領域，更具體涉及一種高純度一維結構Zn2Ti308納米材料的制備 方法及其在鋰電池中的應用。
背景技術：
鋰離子電池的核心是儲鋰材料。目前，石墨是廣泛應用于商業(yè)化鋰離子電池的負極材料。 但石墨嵌鋰電位低，在充放電過程中石墨表面可能引起金屬鋰的沉積，存在一定的安全隱患。
最近，尖晶石Li4Ti5CM2由于具有良好的循環(huán)性能及無毒、安全等優(yōu)點而成為較有前景的負極 材料。但是Li4Tis(^2的理論容量只有石墨的一半，因而開發(fā)具有良好循環(huán)性能且較高容量的
負極材料仍然是該領域的研究重點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種高純度一維結構Zn2Ti308 '納米材料的制備方法及其在鋰電池 中的應用，制備ZH2Ti308納米材料溫度低，操作簡便、成本低、純度高、性能優(yōu)異，可以大 量合成，采用該Zll2Ti308納米材料應用于鋰電池中，具有容量高、循環(huán)性能好等特點。
高純度一維結構Zn2Ti308納米材料的制備方法，其特征在于所述制備方法的步驟包括 2-5克二氧化鈦粉末和20-50毫升濃度為10-20摩爾/升燒堿溶液混合，在100 °C-140 。C反應 20h，反應物再經(jīng)稀鹽酸洗滌后，取0.05-0.4克加入含Zn(NH3)4^離子濃度0.5-2摩爾/升水溶 液中60 'C下攪拌24小時。然后在450 'C-650 'C焙燒3 h，制備得到一維結構Zn2Ti308納米 材料，該一維結構Zri2Ti30s納米材料用于鋰電池中。
本發(fā)明的顯著優(yōu)點是本發(fā)明在較低的溫度下，首次合成出高純度一維結構Zri2Ti308納 米材料。用此高純度一維結構Zn2Ti308納米材料作鋰電池負極材料，發(fā)現(xiàn)其具有出色的循環(huán) 性能及較高的比容量，將其應用在應用于鋰電池中，具有容量高、循環(huán)性能好等特點。


圖1是本發(fā)明的Zll2Ti308納米棒的透過電鏡照片。
圖2是本發(fā)明的鋰電池在不同充放電電流條件下的循環(huán)特性圖。
具體實施例方式
以下根據(jù)實施例具體闡述本發(fā)明的實施。 實施例
制備方法的步驟包括2-5克二氧化鈦粉末和20-50毫升濃度為10-20摩爾/升的燒堿溶 液混合，在100 'C-140 'C反應20h反應物再經(jīng)稀鹽酸洗滌后，取0.05-0.4克加入含Zn(NH3)42+離子濃度0.5-2摩爾/升Zn(NH3) +水溶液中60 'C下攪拌24小時；然后在450 °C-650 。C焙燒 3 h，制備得到一維結構Zn2Ti308納米材料。
按照本方法制備得到的一維結構Zri2Ti308納米材料的形貌參數(shù)為長度約為幾百納米至 微米級，由大小約幾十納米左右的粒子連接而成，具體結構如圖1中所示。所述備得到的一 維結構Zn2Ti308納米材料的純度為70%-90%。
將本發(fā)明的一維結構Zri2Ti308納米材料用于鋰電池中。
Zn2Ti308納米材料用于鋰電池時，該鋰電池組裝過程包括鋰電池組裝按質量比 Zn2Ti308 :聚四氟乙烯乙炔黑=50 : 10 : 40混合研磨后均勻地涂在0.25 cn^的銅片上做正 極，負極為金屬鋰，電解質是1 M LiC104的EC+DEC+DMC溶液，所述溶液中EC : DEC :
DMC的體積比^ :i:i，以上鋰電池的組裝過程均在手套箱里進行。
效果性能測定鋰電池在電流密度為0.3 Ag"經(jīng)過100次循環(huán)后，其比容量仍可達146 mAh/g;接著在電流密度為0.5 Ag"下再經(jīng)過IOO次循環(huán)后，其比容量仍達123 mAh/g;然 后再恢復到0.3Ag"經(jīng)過25次循環(huán)后，其比容量仍可達145mAh/g。最后繼續(xù)在電流密度為 0.1 Ag"下經(jīng)過50次循環(huán)后，其比容量仍達l卯mAh/g,如圖2中所示。這些結果表明一維 結構Zn2Ti308納米材料作鋰電池負極材料，其循環(huán)性能十分穩(wěn)定。
權利要求
1.一種高純度一維結構Zn2Ti3O8納米材料的制備方法，其特征在于所述制備方法的步驟包括將2-5克二氧化鈦粉末和20-50毫升濃度為10-20摩爾/升的燒堿溶液混合，在100℃-140℃反應20h；反應物再經(jīng)稀鹽酸洗滌后，取0.05-0.4克物料加入含Zn(NH3)42+離子濃度0.5-2摩爾/升的水溶液中60℃下攪拌24小時；然后在450℃-650℃焙燒3h，制備得到一維結構Zn2Ti3O8納米材料。
2. 根據(jù)權利要求l所述的高純度一維結構Zn2Ti308納米材料的制備方法，其特征在于所 述方法制備得到的一維結構Zn2Ti30s納米材料的形貌參數(shù)為長度為幾百納米至微米級， 由大小幾十納米的粒子連接而成一維結構；所制備得到的一維結構Zn2Ti30s納米材料的 純度為70%-90%。
3. —種如權利要求l或2所述方法制備的高純度一維結構Zn2Ti308納米材料的用途，其特 征在于所述一維結構Zn2Ti308納米材料用于鋰電池中。
4. 根據(jù)權利要求3所述的高純度一維結構Zn2Ti308納米材料的用途，其特征在于所述 Zn2Ti308納米材料用于鋰電池時，該鋰電池組裝過程包括鋰電池組裝按質量比 Zn2Ti308 :聚四氟乙烯乙炔黑=50 : 10 : 40混合研磨后均勻地涂在0.25 cm2的銅片上 做正極，負極為金屬鋰，電解質是1 M LiC104的EC+DEC+DMC溶液，所述溶液中EC :dec : dmc的體積比=1 :i:i 。
5. 根據(jù)權利要求4所述的高純度一維結構Zll2Ti308納米材料的用途，其特征在于所述鋰電池的組裝過程均在手套箱里進行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高純度一維結構Zn₂Ti₃O₈納米材料的制備方法及其在鋰電池中的應用，將二氧化鈦粉末和燒堿溶液混合反應后，再經(jīng)稀鹽酸洗滌，然后加入含Zn(NH₃)₄²⁺的水溶液中攪拌，最后焙燒制備得到一維結構Zn₂Ti₃O₈納米材料，該一維結構Zn₂Ti₃O₈納米材料用于鋰電池中。本發(fā)明制備Zn₂Ti₃O₈納米材料溫度低，操作簡便、成本低、純度高、性能優(yōu)異，可以大量合成，采用該Zn₂Ti₃O₈納米材料應用于鋰電池中，具有容量高、循環(huán)性能好等特點。
文檔編號C01G23/00GK101580274SQ20091011206
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權日2009年6月25日
發(fā)明者洪振生, 魏明燈 申請人:福州大學