氧化硅和二氧化鈦質量比為2:1的二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠。按照二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠:乙炔黑:聚偏氟乙烯=8:1:1(質量比)的比例準確稱取二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠0.3168g，乙炔黑0.0495g和聚偏氟乙烯0.0464g，用吸管吸取適量的N-甲基吡咯烷酮，滴于預先盛有聚偏氟乙烯的稱量瓶中，在恒溫加熱磁力攪拌器中充分攪拌均勻，將研磨均勻的樣品加入其中，一起攪拌24h。以銅片為集流體，用涂布制備器均勻地涂一層150μπι厚的薄膜于極片上，然后放置于真空干燥箱中，70%真空干燥24h，將干燥完的集流片用粉末壓片機進行壓實，然后用打孔器進行打孔，用分析天平稱得極片的質量為0.0090g，金屬銅片的質量為0.0073g，可知二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠的質量為0.00136g，以鋰片為正極，二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠為負極，隔膜選擇Celgard 2400標準膜，電解液選用I M的六氟磷酸鋰(LiPF6)溶液，選用2016型的紐扣電池殼，其組裝過程在氧氣與水指標低于I ppm的手套箱中進行，氬氣保護。
[0014]實施例3
按體積比為1:8.0:3.5將正硅酸乙酯、溶劑乙醇和水溶液在磁力攪拌器攪拌下混合，并通過lmol/L鹽酸調節(jié)PH值得到完全澄清透明的前驅體溶液;將氨水溶液緩慢滴加于上述前驅體溶液，并控制PH值為7?11得到二氧化硅水溶膠;所得二氧化硅水溶膠倒入燒杯置于密閉干燥器中凝膠，凝膠形成后在25%溫度下老化3天，將老化完畢的凝膠放入正己烷中浸泡，48 h內將正己烷更換3次，除去液體，然后將樣品進行超臨界流體干燥，即得到二氧化硅氣凝膠。按體積比為1:10:2分別取鈦酸四丁酯，乙醇和去離水，不斷攪拌下，將三者混合均勻，然后將適量二氧化硅氣凝膠不斷地加入其中并連續(xù)攪拌，直至氣凝膠完全溶解在混合溶液中，將此混合物室溫下靜止12h，經多次抽濾，701干燥12h后可得二氧化硅和二氧化鈦質量比為1:1的二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠。按照二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠:乙炔黑:聚偏氟乙稀=8:1:1(質量比)的比例準確稱取二氧化娃/二氧化鈦復合氣凝膠0.3168g,乙炔黑0.0495g和聚偏氟乙烯0.0464g，用吸管吸取適量的N-甲基吡咯烷酮，滴于預先盛有聚偏氟乙烯的稱量瓶中，在恒溫加熱磁力攪拌器中充分攪拌均勻，將研磨均勻的樣品加入其中，一起攪拌24h。以銅片為集流體，用涂布制備器均勻地涂一層150μπι厚的薄膜于極片上，然后放置于真空干燥箱中，70%真空干燥24h，將干燥完的集流片用粉末壓片機進行壓實，然后用打孔器進行打孔，用分析天平稱得極片的質量為0.0090g，金屬銅片的質量為
0.0073g，可知二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠的質量為0.00136g，以鋰片為正極，二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠為負極，隔膜選擇Celgard 2400標準膜，電解液選用I M的六氟磷酸鋰(LiPF6)溶液，選用2016型的紐扣電池殼，其組裝過程在氧氣與水指標低于I ppm的手套箱中進行，氬氣保護。
[0015]實施例4
按體積比為1:8.0:3.5將正硅酸乙酯、溶劑乙醇和水溶液在磁力攪拌器攪拌下混合，并通過lmol/L鹽酸調節(jié)PH值得到完全澄清透明的前驅體溶液;將氨水溶液緩慢滴加于上述前驅體溶液，并控制PH值為7?11得到二氧化硅水溶膠;所得二氧化硅水溶膠倒入燒杯置于密閉干燥器中凝膠，凝膠形成后在5-30?溫度下老化3-4天，將老化完畢的凝膠放入正己烷中浸泡，48h內將正己烷更換3次，除去液體，然后將樣品進行超臨界流體干燥，即得到二氧化硅氣凝膠。按體積比為0.5:10:2分別取鈦酸四丁酯，乙醇和去離水，不斷攪拌下，將三者混合均勻，然后將適量二氧化硅氣凝膠不斷地加入其中并連續(xù)攪拌，直至氣凝膠完全溶解在混合溶液中，將此混合物室溫下靜止12h，經多次抽濾，701干燥12h后可得二氧化硅和二氧化鈦質量比為2:1的二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠。按照二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠:乙炔黑:聚偏氟乙烯=8:1:1 (質量比)的比例準確稱取二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠
0.3168g，乙炔黑0.0495g和聚偏氟乙烯0.0464g，用吸管吸取適量的N-甲基吡咯烷酮，滴于預先盛有聚偏氟乙烯的稱量瓶中，在恒溫加熱磁力攪拌器中充分攪拌均勻，將研磨均勻的樣品加入其中，一起攪拌24h。以銅片為集流體，用涂布制備器均勻地涂一層150μπι厚的薄膜于極片上，然后放置于真空干燥箱中，70%真空干燥24h，將干燥完的集流片用粉末壓片機進行壓實，然后用打孔器進行打孔，用分析天平稱得極片的質量為0.0090g，金屬銅片的質量為0.0073g，可知二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠的質量為0.00136g，以鋰片為正極，二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠為負極，隔膜選擇Celgard 2400標準膜，電解液選用I M的六氟磷酸鋰(LiPF6)溶液，選用2016型的紐扣電池殼，其組裝過程在氧氣與水指標低于I ppm的手套箱中進行，氬氣保護。
[0016]有關該發(fā)明作為鋰離子電池負極材料的電化學性能測試。
[0017]恒流充放電測試:本發(fā)明測試所用的恒流充放電儀器型號為A602-3008W-3U2F-H，電流密度為200 11^/^，電壓范圍為3-0.1￥。
【主權項】
1.鋰電池負極材料二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠的制備，其特征在于，該制備方法包括以下幾個步驟: (1)將硅酯、鈦酯和溶劑混合溶液(溶液A)和乙醇/水混合溶液(溶液B)攪拌下混合均勻，并通過鹽酸調節(jié)PH值得到完全澄清透明的前驅體溶液C; (2)將堿溶液緩慢滴加上述前驅體溶液C，并控制PH值得到二氧化硅/二氧化鈦復合水溶膠； (3)所得二氧化硅/二氧化鈦復合水溶膠靜置至生成凝膠，將凝膠在一定溫度和溶劑下陳化，然后將樣品進行超臨界流體干燥，即得到二氧化硅/ 二氧化鈦復合氣凝膠； (4)首先按上述步驟(I)、(2)和(3)制備二氧化硅氣凝膠，然后將二氧化硅氣凝膠加入鈦酯、乙醇和去離子水的混合溶液中，通過控制PH值調節(jié)鈦酯水解的速度，使生成的二氧化鈦均勻沉積在二氧化硅氣凝膠上形成二氧化硅/ 二氧化鈦復合氣凝膠。2.二氧化硅/ 二氧化鈦復合氣凝膠在鋰離子電池負極材料中的應用，其特征在于，用二氧化硅/ 二氧化鈦復合氣凝膠作為鋰離子電池研究電極材料，添加導電劑和粘結劑調漿涂布，以鋰片作為對電極，組裝得到扣式電池。3.根據(jù)權利要求1所述二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中硅酯為正硅酸乙酯、偏硅酸丁酯、三甲基硅酯、三異丙基丙烯酸硅酯、其溶液的摩爾濃度為0.63?1.18 mol/L，( I)和(4)中鈦酯為鈦酸正丁酯、對鈦酸二甲酯、偏鈦酸丁酯、鈦酸丙酯、鈦酸異丙酯，其溶液的摩爾濃度為0.57?1.28 mol/L。4.根據(jù)權利要求1所述二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、四氫呋喃、水、及其混合溶液。5.根據(jù)權利要求1所述二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述步驟(2 )中用到的堿為氫氧化鈉和氨水。6.根據(jù)權利要求1所述二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)和(4)中PH值為7-11，步驟(3)中陳化時間為3-7天，陳化溫度為5-30?。7.根據(jù)權利要求1所述二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述步驟(3 )中二氧化娃/ 二氧化鈦復合氣凝膠中二氧化娃和二氧化鈦的質量比為0.2-5。8.根據(jù)權利要求1所述二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中所述的二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠的孔隙率為89?96%、孔徑為14?55nm、密度為3.6?289kg/m3、比表面積為188?950m3/g、組成三維網絡結構的膠體顆粒直徑為I?50nm。9.根據(jù)權利要求2所述二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠在鋰離子電池負極材料中的應用，其特征在于，利用噴涂方式將漿料噴涂到銅箔上，活性材料厚度為100?150μπι。10.根據(jù)權利要求2所述二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠在鋰離子電池負極材料中的應用，其特征在于，復合二氧化硅氣凝膠作為鋰離子電池負極材料，500次循環(huán)后充放電比容量為270 mAh/g，容量可以保持在71.4%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種二氧化硅/二氧化鈦氣凝膠復合材料的制備方法，本發(fā)明還涉及二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠在鋰離子電池負極材料中的應用。所述的二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠由二氧化硅和二氧化鈦的納米顆粒組成，及二氧化硅/二氧化鈦的復合顆粒組成。所得的二氧化硅/二氧化鈦復合氣凝膠樣品密度低，機械性能穩(wěn)定，親水性好。本發(fā)明制備工藝簡單，成本低，適合實現(xiàn)工業(yè)化生產。用該材料做鋰離子電池負極材料，具有比容量高、循環(huán)性能穩(wěn)定的優(yōu)點。復合氣凝膠具有很高的孔隙率和很好的機械性能，緩解循環(huán)過程中電極材料的體積變化，解決了循環(huán)過程中顆粒團聚的問題，因而提高了電化學循環(huán)穩(wěn)定性，是一種具有廣闊應用前景的鋰離子電池負極材料。
【IPC分類】H01M4/48, H01M4/36, H01M10/0525, H01M4/1391, H01M4/131
【公開號】CN105609741
【申請?zhí)枴緾N201610121936
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】湘潭大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月4日