静电纺丝法制备稀土金属掺杂的纳米钛酸锂

摘要

本发明公开一种静电纺丝法制备稀土金属掺杂的纳米钛酸锂，以溶胶凝胶法制备Li4Ti5O12前驱体凝胶，通过稀土金属离子掺杂和碳包覆，静电纺丝后得到纳米纤维Li4Ti5O12前驱体，在无氧环境下进行高温煅烧合成Li4Ti5O12/C纤维。本发明纳米钛酸锂合成在碳纳米纤维骨架上，有效地防止了颗粒团聚，并且碳纳米纤维骨架也能达到包覆碳的效果，同时以稀土金属作为掺杂剂，共同改善了材料的导电性，实现高倍率下的电化学性能的提升。所获得的负极材料均拥有较好的电化学性能，在高倍率充放电条件下能获得较高的放电容量，同时循环性能也非常稳定。

主权项

一种静电纺丝法制备稀土金属掺杂的纳米钛酸锂，其特征在于：以溶胶凝胶法制备Li4Ti5O12前驱体凝胶，通过稀土金属离子掺杂和碳包覆，静电纺丝后得到纳米纤维Li4Ti5O12前驱体，在无氧环境下进行高温煅烧合成Li4Ti5O12/C纤维；该工艺包括如下步骤：a.在无水乙醇中溶解高分子有机物，高分子聚合物的质量浓度为0.05~0.2g/mL，磁力搅拌直至呈透明澄清的溶胶；b.在步骤a所配得的高分子溶液中，按照Li:Ti=0.8～1.0:1、稀土金属元素:Ti=0.001~0.2:1的摩尔比，加入锂和钛的微溶或可溶性化合物以及稀土金属化合物，并投入酸作为Ti化合物的水解抑制剂，再加入螯合剂，螯合剂与金属离子的摩尔比为0~1.5:1，常温条件下，磁力搅拌至溶液澄清；c.在步骤b所得的溶胶中投加入体积分数为0.05%~2%的导电剂，继续搅拌；d．将步骤c所得的溶胶用静电纺丝机进行静电纺丝，得到0.2~2mm厚的白色薄膜，室温下干燥稳定；e．将钛酸锂前驱体薄膜放入管式炉中，在惰性气氛中煅烧，温度范围为700～1000℃，得到碳包覆、稀土金属掺杂的纳米钛酸锂纤维。