專利名稱：鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種孔道電極的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著石油資源的逐漸匱乏，環(huán)境污染的日益加重。新能源技術(shù)、環(huán)保技術(shù)的綜合高 效開發(fā)和利用，已成為十分緊迫的課題。電動(dòng)自行車和電動(dòng)汽車得到了空前的重視和發(fā)展。 鋰離子電池由于具有高的能量密度、高的輸出電壓(平均3. 7V)和無污染等優(yōu)點(diǎn)，而被認(rèn)為 是應(yīng)用于電動(dòng)車的一種非常有前景的電池。與傳統(tǒng)電池相比，鋰離子電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域 的應(yīng)用具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但是現(xiàn)有各種結(jié)構(gòu)鋰離子電池材料多為亞微米或微米的結(jié) 構(gòu)，亞微米或微米結(jié)構(gòu)的電池材料反應(yīng)活性區(qū)小，鋰離子和電子的輸送能力差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有亞微米或微米結(jié)構(gòu)的鋰離子電池材料，反應(yīng)活性區(qū) 小，鋰離子和電子的輸運(yùn)能力差的問題，提供了一種鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的 制備方法。本發(fā)明第一種鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法如下一、將3. 4g 3. 95g離子液體溶于20ml 30ml乙醇中，加入4ml 6ml四氯化鈦，然后攪拌3h，得到混 合物；二、將混合物在溫度為40°C、濕度為50% (體積)的恒溫恒濕箱中培養(yǎng)48h，然后放置 于風(fēng)干箱中在120°C的條件下干燥24h至混合物凝固，然后將凝固的混合物轉(zhuǎn)移至箱式爐 中，以每分鐘1 °C的升溫速度升溫至350°C，在350°C條件下煅燒4h，即得鋰離子電池多級(jí)納 米孔道電極材料。本發(fā)明第二種鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法如下一、將3ml 4ml四異丙醇氧鈦溶解于15ml異丙醇中，然后加入2ml 4mlHCl溶液，攪拌lh，得到澄清 溶液；二、將嵌段共聚物溶解在異丙醇中，然后加入到澄清溶液中攪拌3h，得混合物，混合 物中異丙醇氧鈦與嵌段共聚物的摩爾比為1 1. 3 0. 02 0. 025，嵌段共聚物與HC1的 摩爾比為0. 02 0. 025 0. 6 0. 75，HC1與水的摩爾比為0. 6 0. 75 2. 27，水與異 丙醇的摩爾比為2. 27 28. 4;三、將混合物在溫度為40°C、濕度為50% (體積)的恒溫恒濕 箱中培養(yǎng)48h，然后在120°C干燥24h至混合物凝固，再將凝固后的混合物轉(zhuǎn)移至箱式爐中， 以每分鐘1度的升溫速度升溫至350°C，在350°C條件下煅燒4h，即得鋰離子電池多級(jí)納米 孔道電極材料。本發(fā)明第三種鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法如下一、將3. 4g 3. 95g離子液體溶于20ml 30ml乙醇中，加入4ml 6ml四氯化鈦，然后攪拌3h，得到混合 物，將混合物在溫度為40°C、濕度為50%的恒溫恒濕箱中培養(yǎng)48h，即得溶膠a ；二、將3ml 4ml四異丙醇氧鈦溶解于15ml異丙醇中，然后加入2ml 4mlHCl溶液，攪拌lh，得到澄清 溶液，將嵌段共聚物溶解在異丙醇中，然后加入到澄清溶液中攪拌3h，得混合物，混合物中 異丙醇氧鈦與嵌段共聚物的摩爾比為1 1. 3 0. 02 0. 025，嵌段共聚物與HC1的摩爾
4比為0.02 0.025 0. 6 0.75，HC1與水的摩爾比為0.6 0.75 2. 27，水與異丙醇的 摩爾比為2. 27 28. 4;將混合物在溫度為40°C、濕度為50% (體積)的恒溫恒濕箱中培養(yǎng) 48h，即得溶膠b;三、將溶膠a與溶膠b按照2 1的體積比混合，然后在40°C、濕度為50% 的條件下培養(yǎng)48h，然后在120°C的條件下干燥24h至混合物凝固，然后將凝固的混合物以 每分鐘1°C的升溫速度升溫至350°C，在350°C條件下煅燒4h，即得離子電池多級(jí)納米孔道 電極材料。本發(fā)明第四種鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法如下一、將3. 4g 3. 95g離子液體溶于20ml 30ml乙醇中，加入4ml 6ml四氯化鈦，然后攪拌3h，得到混合 物，將混合物在溫度為40°C、濕度為50%的恒溫恒濕箱中培養(yǎng)48h，即得溶膠a ；二、將3ml 4ml四異丙醇氧鈦溶解于15ml異丙醇中，然后加入2ml 4mlHCl溶液，攪拌lh，得到澄清 溶液，將嵌段共聚物溶解在異丙醇中，然后加入到澄清溶液中攪拌3h，得混合物，混合物中 異丙醇氧鈦與嵌段共聚物的摩爾比為1 1. 3 0. 02 0. 025，嵌段共聚物與HC1的摩爾 比為0.02 0.025 0. 6 0.75，HC1與水的摩爾比為0.6 0.75 2. 27，水與異丙醇的 摩爾比為2. 27 28. 4;將混合物在溫度為40°C、濕度為50% (體積)的恒溫恒濕箱中培養(yǎng) 48h，即得溶膠b;三、將溶膠a與溶膠b按照2 1的體積比混合，然后在40°C、濕度為50% 的條件下培養(yǎng)48h，即得溶膠c ；四、將聚苯乙烯膠體晶體模板放入溶膠c中，采用浸漬提拉 法在聚苯乙烯膠體晶體模板表面得到一層溶膠膜，然后將經(jīng)過浸漬提拉法處理的聚苯乙烯 膠體晶體模板在40°C、濕度為50%的條件下培養(yǎng)48h，然后在120°C的條件下干燥24h，再以 1°C /min的升溫速率升溫至450°C，在450°C條件下煅燒4h，即得離子電池多級(jí)納米孔道電 極材料。上述的離子液體為離子液體C16mimBr、離子液體EMIMBF4、離子液體BMIMC1、離 子液體C16mimCl或離子液體BMIMPF6 ；上述的嵌段共聚物為嵌段共聚物P123、嵌段共聚物 F127、嵌段共聚物KLE或SE苯乙烯嵌段共聚物。本發(fā)明制備的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料中有孔，孔徑尺寸均一，有序度 高，分布規(guī)整有序，增大了反應(yīng)活性區(qū)的同時(shí)，也為鋰離子和電子的輸運(yùn)提供了通道，從而 提高了鋰離子和電子的輸運(yùn)能力。


圖1是具體實(shí)施方式
十四中鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的透射電鏡照片； 圖2是具體實(shí)施方式
十四中鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的透射電鏡照片；圖3是具 體實(shí)施方式十四中鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的掃描電鏡照片；圖4是具體實(shí)施方 式十四中鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的循環(huán)性能曲線圖，圖中■表示0. 5C (電流為 85mA/g)的放電曲線， 表示0. 5C(電流為85mA/g)的充電曲線，A表示1C(電流為170mA/ g)放電曲線，▼表示1C (電流為170mA/g)充電曲線，_表示2C (電流為340mA/g)放電曲 線，一表示2C (電流為340mA/g)充電曲線 表示5C (電流為850mA/g)放電曲線，參表 示5C (電流為850mA/g)充電曲線，寒表示10C (電流為1700mA/g)放電曲線 ★表示10C (電流為1700mA/g)充電曲線。
具體實(shí)施例方式本發(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。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法如 下一、將3. 4g 3. 95g離子液體溶于20ml 30ml乙醇中，加入4ml 6ml四氯化鈦，然 后攪拌3h，得到混合物；二、將混合物在溫度為40°C、濕度為50%的恒溫恒濕箱中培養(yǎng)48h， 然后放置于風(fēng)干箱中在120°C的條件下干燥24h至混合物凝固，然后將凝固的混合物轉(zhuǎn)移 至箱式爐中，以每分鐘1°C的升溫速度升溫至350°C，在350°C條件下煅燒4h，即得鋰離子電 池多級(jí)納米孔道電極材料。本實(shí)施方式所得的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料為有序介孔Ti02薄膜材料， 通過比表面分析儀(美國(guó)Micromeriticslnstrument公司生產(chǎn)，型號(hào)為ASAP2020)分析，所 得有序介孔Ti02薄膜材料中孔徑尺寸為2 8nm，孔徑尺寸均一，有序度較高。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中所述的離子液 體為離子液體C16mimBr、離子液體EMIMBF4、離子液體BMIMC1、離子液體C16mimCl或離子液 體BMIMPF6。其他與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式中鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法如 下一、將3. 4g離子液體C16mimBr或3. 75g離子液體EMIMBF4溶于20ml乙醇中，加入4ml 四氯化鈦，然后攪拌3h，得到混合物；二、將混合物在溫度為40°C、濕度為50%的恒溫恒濕箱 中培養(yǎng)48h，然后在120°C的條件下干燥24h，至混合物凝固，然后將凝固的混合物轉(zhuǎn)移至箱 式爐中，以每分鐘1°C的升溫速度升溫至350°C，在350°C條件下煅燒4h，即得鋰離子電池多 級(jí)納米孔道電極材料。本實(shí)施方式所得的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料為有序介孔Ti02薄膜材料， 通過比表面分析儀(美國(guó)Micromeriticslnstrument公司生產(chǎn)，型號(hào)為ASAP2020)分析，所 得有序介孔Ti02薄膜材料中孔徑尺寸約為2. 3nm,孔徑尺寸均一，有序度較高。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式中鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法如 下一、將3ml 4ml四異丙醇氧鈦溶解于15ml異丙醇中，然后加入2ml 4mlHCl溶液，攪 拌lh，得到澄清溶液；二、將嵌段共聚物溶解在異丙醇中，然后加入到澄清溶液中攪拌3h， 得混合物，混合物中異丙醇氧鈦與嵌段共聚物的摩爾比為1 1.3 0.02 0.025，嵌段共 聚物與HC1的摩爾比為0. 02 0. 025 0. 6 0. 75，HC1與水的摩爾比為0. 6 0. 75 2. 27，水與異丙醇的摩爾比為2. 27 28. 4 ；三、將混合物在溫度為40°C、濕度為50%的恒溫 恒濕箱中培養(yǎng)48h，然后在120°C干燥24h至混合物凝固，再將凝固后的混合物轉(zhuǎn)移至箱式 爐中，以每分鐘1度的升溫速度升溫至350°C，在350°C條件下煅燒4h，即得鋰離子電池多級(jí) 納米孔道電極材料。本實(shí)施方式所得的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料為有序介孔Ti02薄膜材料， 通過比表面分析儀(美國(guó)Micromeriticslnstrument公司生產(chǎn)，型號(hào)為ASAP2020)分析，所 得有序介孔Ti02薄膜材料中孔徑尺寸約為9nm 15nm，孔徑尺寸均一，有序度較高。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟二中所述的嵌段共 聚物為嵌段共聚物P123、嵌段共聚物F127、嵌段共聚物KLE或SE苯乙烯嵌段共聚物。其他 與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式中鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法如 下一、將3ml四異丙醇氧鈦溶解于15ml異丙醇中，然后加入2ml 4mlHCl溶液，攪拌lh， 得到澄清溶液；二、將嵌段共聚物P123溶解在異丙醇中，然后加入到澄清溶液中攪拌3h，得 混合物，混合物中異丙醇氧鈦、模板劑、HC1、水與異丙醇的摩爾比為1 : 0.02 : 0.6 : 2.2728. 4 ；三、將混合物在40°C、濕度為50%的條件下培養(yǎng)48h，然后在120°C的條件下干燥 24h至混合物凝固，再將凝固后的混合物轉(zhuǎn)移至箱式爐中，以每分鐘1度的升溫速度升溫至 350°C，在350°C條件下煅燒4h，即得離子電池多級(jí)納米孔道電極材料。本實(shí)施方式所得的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料為有序介孔Ti02薄膜材料， 通過比表面分析儀(美國(guó)Micromeriticslnstrument公司生產(chǎn)，型號(hào)為ASAP2020)分析，所 得有序介孔Ti02薄膜材料中孔徑尺寸約為9. 5nm，孔徑尺寸均一，有序度較高。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式中鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法如 下一、將3. 4 3. 95g離子液體溶于20 30ml乙醇中，加入4ml 6ml四氯化鈦，然后攪 拌3h，得到混合物，將混合物在溫度為40°C、濕度為50%的恒溫恒濕箱中培養(yǎng)48h，即得溶 膠a ；二、將3 4ml四異丙醇氧鈦溶解于15ml異丙醇中，然后加入2ml 4mlHCl溶液，攪 拌lh，得到澄清溶液，將嵌段共聚物溶解在異丙醇中，然后加入到澄清溶液中攪拌3h，得混 合物，混合物中異丙醇氧鈦與嵌段共聚物的摩爾比為1 1.3 0.02 0.025，嵌段共聚物 與HC1的摩爾比為0. 02 0. 025 0. 6 0. 75，HC1與水的摩爾比為0. 6 0. 75 2.27， 水與異丙醇的摩爾比為2. 27 28. 4 ；將混合物在溫度為40°C、濕度為50%的恒溫恒濕箱中 培養(yǎng)48h，即得溶膠b;三、將溶膠a與溶膠b按照2 1的體積比混合，然后在40°C、濕度 為50%的條件下培養(yǎng)48h，然后在120°C的條件下干燥24h至混合物凝固，然后將凝固的混 合物以每分鐘1°C的升溫速度升溫至350°C，在350°C條件下煅燒4h，即得離子電池多級(jí)納 米孔道電極材料。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七不同的是步驟一中所述的離子液 體為離子液體C16mimBr、離子液體EMIMBF4、離子液體BMIMC1、離子液體C16mimCl或離子液 體BMIMPF6。其他與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七不同的是步驟二中所述的嵌段共 聚物為嵌段共聚物P123、嵌段共聚物F127、嵌段共聚物KLE或SE苯乙烯嵌段共聚物。其他 與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式中鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法如 下一、將3. 4g離子液體C16mimBr或3. 75g離子液體EMIMBF4溶于20ml乙醇中，加入4ml四 氯化鈦，然后攪拌3h，得到混合物，將混合物在溫度為40°C、濕度為50%的恒溫恒濕箱中培 養(yǎng)48h，即得溶膠a ；二、將3ml四異丙醇氧鈦溶解于15ml異丙醇中，然后加入2ml 4mlHCl 溶液，攪拌lh，得到澄清溶液，將嵌段共聚物P123溶解在異丙醇中后加入到澄清溶液中攪 拌3h，得混合物，混合物中異丙醇氧鈦、嵌段共聚物P123、HC1、水與異丙醇的摩爾比為1 : 0.02 0.6 2.27 28. 4，然后將混合物在40°C、濕度為50%的條件下培養(yǎng)48h，即得溶 膠b;三、將溶膠a與溶膠b按照2 1的體積比混合，然后在40°C、濕度為50%的條件下培 養(yǎng)48h，然后在120°C的條件下干燥24h，再在350°C的條件下煅燒4h，即得離子電池多級(jí)納 米孔道電極材料。本實(shí)施方式所得的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料為Ti02薄膜材料，通過比表面分析儀(美國(guó)Micromeriticslnstrument公司生產(chǎn)，型號(hào)為ASAP2020)分析，所得Ti02薄 膜材料具有雙孔道結(jié)構(gòu)，大孔徑為9. 5nm，小孔徑為2. 3nm，并通過透射電鏡觀測(cè)可知，2nm 左右的孔道均勻的分布以大孔道孔壁以及間隙中。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式中鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法 如下一、將3. 4 3. 95g離子液體溶于20 30ml乙醇中，加入4ml 6ml四氯化鈦，然后 攪拌3h，得到混合物，將混合物在溫度為40°C、濕度為50%的恒溫恒濕箱中培養(yǎng)48h，即得 溶膠a ；二、將3 4ml四異丙醇氧鈦溶解于15ml異丙醇中，然后加入2ml 4mlHCl溶液， 攪拌lh，得到澄清溶液，將嵌段共聚物溶解在異丙醇中，然后加入到澄清溶液中攪拌3h，得 混合物，混合物中異丙醇氧鈦與嵌段共聚物的摩爾比為1 1.3 0.02 0.025，嵌段共 聚物與HC1的摩爾比為0. 02 0. 025 0. 6 0. 75，HC1與水的摩爾比為0. 6 0. 75 2. 27，水與異丙醇的摩爾比為2. 27 28. 4 ；將混合物在溫度為40°C、濕度為50%的恒溫恒 濕箱中培養(yǎng)48h，即得溶膠b;三、將溶膠a與溶膠b按照2 1的體積比混合，然后在40°C、 濕度為50%的條件下培養(yǎng)48h，即得溶膠c ；四、將聚苯乙烯膠體晶體模板放入溶膠c中，采 用浸漬提拉法在聚苯乙烯膠體晶體模板表面得到一層溶膠膜，然后將經(jīng)過浸漬提拉法處理 的聚苯乙烯膠體晶體模板在40°C、濕度為50%的條件下培養(yǎng)48h，然后在120°C的條件下干 燥24h，再以1°C /min的升溫速率升溫至450°C，在450°C條件下煅燒4h，即得離子電池多級(jí) 納米孔道電極材料。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十一不同的是步驟一中所述的離 子液體為離子液體C16mimBr、離子液體EMIMBF4、離子液體BMIMC1、離子液體C16mimCl或離 子液體BMIMPF6。其他與具體實(shí)施方式
i^一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十一不同的是步驟二中所述的嵌 段共聚物為嵌段共聚物P123、嵌段共聚物F127、嵌段共聚物KLE或SE苯乙烯嵌段共聚物。 其他與具體實(shí)施方式
十一相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式中鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法 如下一、將3. 4g離子液體C16mimBr或3. 75g離子液體EMIMBF4溶于20ml乙醇中，加入 4ml四氯化鈦，然后攪拌3h，得到混合物，將混合物在溫度為40°C、濕度為50%的恒溫恒濕 箱中培養(yǎng)48h，即得溶膠a ；二、將3ml四異丙醇氧鈦溶解于15ml異丙醇中，然后加入2ml 4mlHCl溶液，攪拌lh，得到澄清溶液，將嵌段共聚物P123溶解在異丙醇中后加入到澄清溶 液中攪拌3h，得混合物，混合物中異丙醇氧鈦、嵌段共聚物P123、HC1、水與異丙醇的摩爾比 為1 0.02 0.6 2. 27 28. 4，然后將混合物在40°C、濕度為50%的條件下培養(yǎng)48h， 即得溶膠b;三、將溶膠a與溶膠b按照2 1的體積比混合，然后在40°C、濕度為50%的條 件下培養(yǎng)48h，即得溶膠c ；四、將聚苯乙烯膠體晶體模板放入溶膠c中，采用浸漬提拉法在 聚苯乙烯膠體晶體模板表面得到一層溶膠膜，然后將經(jīng)過浸漬提拉法處理的聚苯乙烯膠體 晶體模板在40°C、濕度為50%的條件下培養(yǎng)48h，然后在120°C的條件下干燥24h，再以1 °C / min的升溫速率升溫至450°C，在450°C條件下煅燒4h，即得離子電池多級(jí)納米孔道電極材 料。本實(shí)施方式所得的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料為Ti02薄膜材料，通過比表 面分析儀(美國(guó)Micromeriticslnstrument公司生產(chǎn)，型號(hào)為ASAP2020)分析，所得Ti02薄 膜材料具有三孔道結(jié)構(gòu)，大孔徑為150nm，中孔徑為9. 3nm,小孔徑為2. 2nm,并且孔道分布均勻。本實(shí)施方式所得的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料(打02薄膜材料)
從圖1可以看出孔徑尺寸為2. 5nm，孔徑尺寸均一，有序度高；從圖2可以看出孔徑尺 寸為12nm，孔徑尺寸均一，有序度高；從圖3看出孔徑尺寸約為150nm，孔徑尺寸均一，分布
規(guī)整有序。本實(shí)施方式中聚苯乙烯膠體晶體模板的制備方法如下一、將苯乙烯單體和超純 水按照1 : 12 15的體積比混合，然后在攪拌的條件下通氮?dú)?5min，再加熱至70°C，在 氮?dú)獗Ｗo(hù)、溫度為70°C的條件下加入過硫酸鉀水溶液，反應(yīng)10h，冷卻至室溫，得到聚合物 乳液，聚合物乳液中苯乙烯濃度為1. 05mol化―1，過硫酸鉀濃度為3. 5X 10_3mol化―1，將聚合 物乳液用孔徑為220nm的微孔濾膜抽濾純化，純化過程中用超純水洗滌5次，得到聚苯乙烯 膠體晶體顆粒，將聚苯乙烯膠體晶體顆粒放入烘箱中烘干，得到聚苯乙烯單體顆粒；二、將 固含量為1%、％的聚苯乙烯顆粒乳液超聲分散后，放入離心機(jī)的離心管中離心20小時(shí)，離 心管底部放置一個(gè)經(jīng)過處理過的載玻片，然后將離心后上層清液吸出，再將離心管放入恒 溫干燥箱中干燥至水分完全揮發(fā)，取出載玻片，即得聚苯乙烯膠體晶體模板。將本實(shí)施方式所得的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料按照以下方法裝配電池
一、以NMP(N-甲基吡咯烷酮，質(zhì)量濃度為99%)為溶劑，鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料 乙炔黑聚偏氟乙烯(PVDF)為80:10:10的質(zhì)量比混合，用磁力攪拌器攪拌6h調(diào)勻成膏狀 物，然后將膏狀物涂布在鋁箔上，將鋁箔在10(Tll(TC的真空干燥箱中烘12小時(shí)取出鋁箔；
二、然后將經(jīng)過步驟一處理的鋁箔用模具沖成直徑為14mm圓片作為電池正極，以金屬鋰片 為負(fù)極，電解液由LiPF6、碳酸乙烯脂和碳酸二乙脂組成(電解液中LiPF6濃度為lmol/L，碳 酸乙烯脂與碳酸二乙脂的體積比為1:1)，隔膜為Celgard2400微孔聚丙烯膜，在充滿氬氣 的手套箱中裝配成2025型扣式電池。由圖4可知在0. 5C (電流為85mA/g)、lC (電流為170mA/g)、2C (電流為340mA/ g)、5C (電流為850mA/g)及10 (電流為1700mA/g)的條件下，鋰離子電池多級(jí)納米孔道電 極材料的容量分別為205mAh/g、198mAh/g、178mAh/g、167mAh/g及160mAh/g，由此可知采用 了本實(shí)施方式中的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料做的電池具有較高的容量和較高的 循環(huán)穩(wěn)定性。
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權(quán)利要求
鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法，其特征在于鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法如下一、將3.4g～3.95g離子液體溶于20ml～30ml乙醇中，加入4ml～6ml四氯化鈦，然后攪拌3h，得到混合物；二、將混合物在溫度為40℃、濕度為50%的恒溫恒濕箱中培養(yǎng)48h，然后放置于風(fēng)干箱中在120℃的條件下干燥24h至混合物凝固，然后將凝固的混合物轉(zhuǎn)移至箱式爐中，以每分鐘1℃的升溫速度升溫至350℃，在350℃條件下煅燒4h，即得鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法，其特征在于 步驟一中所述的離子液體為離子液體C16mimBr、離子液體EMIMBF4、離子液體BMIMC1、離子 液體C16mimCl或離子液體BMIMPF6。
3.鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法，其特征在于鋰離子電池多級(jí)納米孔 道電極材料的制備方法如下一、將3ml 4ml四異丙醇氧鈦溶解于15ml異丙醇中，然后加 入2ml 4mlHCl溶液，攪拌lh，得到澄清溶液；二、將嵌段共聚物溶解在異丙醇中，然后加 入到澄清溶液中攪拌3h，得混合物，混合物中異丙醇氧鈦與嵌段共聚物的摩爾比為1 1. 30.02 0. 025，嵌段共聚物與HC1的摩爾比為0.02 0.025 0. 6 0. 75，HC1與水的 摩爾比為0.6 0.75 2. 27，水與異丙醇的摩爾比為2. 27 28. 4 ；三、將混合物在溫度為 40°C、濕度為50%的恒溫恒濕箱中培養(yǎng)48h，然后在120°C干燥24h至混合物凝固，再將凝固 后的混合物轉(zhuǎn)移至箱式爐中，以每分鐘1度的升溫速度升溫至350°C，在350°C條件下煅燒 4h，即得鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法，其特征在于 步驟二中所述的嵌段共聚物為嵌段共聚物P123、嵌段共聚物F127、嵌段共聚物KLE或SE苯 乙烯嵌段共聚物。
5.鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法，其特征在于鋰離子電池多級(jí)納米孔 道電極材料的制備方法如下一、將3. 4g 3. 95g離子液體溶于20ml 30ml乙醇中，加入 4ml 6ml四氯化鈦，然后攪拌3h，得到混合物，將混合物在溫度為40°C、濕度為50%的恒溫 恒濕箱中培養(yǎng)48h，即得溶膠a ；二、將3ml 4ml四異丙醇氧鈦溶解于15ml異丙醇中，然后 加入2ml 4mlHCl溶液，攪拌lh，得到澄清溶液，將嵌段共聚物溶解在異丙醇中，然后加入 到澄清溶液中攪拌3h，得混合物，混合物中異丙醇氧鈦與嵌段共聚物的摩爾比為1 1. 3 : 0. 02 0. 025，嵌段共聚物與HC1的摩爾比為0. 02 0. 025 0. 6 0. 75，HC1與水的摩 爾比為0.6 0.75 2. 27，水與異丙醇的摩爾比為2. 27 28. 4 ；將混合物在溫度為40°C、 濕度為50%的恒溫恒濕箱中培養(yǎng)48h，即得溶膠b;三、將溶膠a與溶膠b按照2 1的體積 比混合，然后在40°C、濕度為50%的條件下培養(yǎng)48h，然后在120°C的條件下干燥24h至混合 物凝固，然后將凝固的混合物以每分鐘1°C的升溫速度升溫至350°C，在350°C條件下煅燒 4h，即得離子電池多級(jí)納米孔道電極材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法，其特征在于 步驟一中所述的離子液體為離子液體C16mimBr、離子液體EMIMBF4、離子液體BMIMC1、離子 液體C16mimCl或離子液體BMIMPF6。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法，其特征在步 驟二中所述的嵌段共聚物為嵌段共聚物P123、嵌段共聚物F127、嵌段共聚物KLE或SE苯乙 烯嵌段共聚物。
8.鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法，其特征在于鋰離子電池多級(jí)納米孔 道電極材料的制備方法如下一、將3. 4g 3. 95g離子液體溶于20ml 30ml乙醇中，加 入4ml 6ml四氯化鈦，然后攪拌3h，得到混合物，將混合物在溫度為40°C、濕度為50%的 恒溫恒濕箱中培養(yǎng)48h，即得溶膠a ；二、將3ml 4ml四異丙醇氧鈦溶解于15ml異丙醇中， 然后加入2ml 4mlHCl溶液，攪拌lh，得到澄清溶液，將嵌段共聚物溶解在異丙醇中，然后 加入到澄清溶液中攪拌3h，得混合物，混合物中異丙醇氧鈦與嵌段共聚物的摩爾比為1 1.3 0. 02 0. 025，嵌段共聚物與HC1的摩爾比為0. 02 0. 025 0. 6 0. 75，HC1與 水的摩爾比為0.6 0.75 2. 27，水與異丙醇的摩爾比為2. 27 28. 4 ；將混合物在溫度 為40°C、濕度為50%的恒溫恒濕箱中培養(yǎng)48h，即得溶膠b ；三、將溶膠a與溶膠b按照2 1的體積比混合，然后在40°C、濕度為50%的條件下培養(yǎng)48h，即得溶膠c ；四、將聚苯乙烯 膠體晶體模板放入溶膠c中，采用浸漬提拉法在聚苯乙烯膠體晶體模板表面得到一層溶膠 膜，然后將經(jīng)過浸漬提拉法處理的聚苯乙烯膠體晶體模板在40°C、濕度為50%的條件下培 養(yǎng)48h，然后在120°C的條件下干燥24h，再以1°C /min的升溫速率升溫至450°C，在450°C 條件下煅燒4h，即得離子電池多級(jí)納米孔道電極材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法，其特征在于 步驟一中所述的離子液體為離子液體C16mimBr、離子液體EMIMBF4、離子液體BMIMC1、離子 液體C16mimCl或離子液體BMIMPF6。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法，其特征在 步驟二中所述的嵌段共聚物為嵌段共聚物P123、嵌段共聚物F127、嵌段共聚物KLE或SE苯 乙烯嵌段共聚物。
全文摘要
鋰離子電池多級(jí)納米孔道電極材料的制備方法，它涉及一種孔道電極的制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有亞微米或微米結(jié)構(gòu)的鋰離子電池材料，反應(yīng)活性區(qū)小，鋰離子和電子的輸運(yùn)能力差的問題。本發(fā)明的方法如下一、制備溶膠a；二、制備溶膠b；三、將溶膠a與溶膠b混合，得溶膠c；四、將聚苯乙烯膠體晶體模板放入溶膠c中，采用浸漬提拉法得到一層溶膠膜，然后培養(yǎng)、干燥、煅燒；或者將溶膠c培養(yǎng)、干燥、煅燒，即得離子電池多級(jí)納米孔道電極材料。本發(fā)明制備電極材料中孔徑尺寸均一，有序度高，分布規(guī)整有序，增大了反應(yīng)活性區(qū)的同時(shí)，也為鋰離子和電子的輸運(yùn)提供了通道，從而提高了鋰離子和電子的輸運(yùn)能力。
文檔編號(hào)H01M4/1391GK101820061SQ20101013563
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者孫克寧, 廖成龍, 張乃慶, 李偉, 柳志民, 雷征宇 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)