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专利号: 2019106863411
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种柔性自支撑硅/超长二氧化钛纳米管电极的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤一:超长钛酸盐纳米管的制备:将TiO2 P25粉末分散在NaOH溶液中,连续搅拌一段时间后,倒入水热反应釜中,在高温下继续保持搅拌,一段时间后取出,分别用硝酸和去离子水离心清洗,直至pH=7-8;

步骤二:外部包裹有机物层的硅球的制备:通过将硅球加入多巴胺溶液中,持续搅拌一段时间后取出,分别用去离子水和无水乙醇离心清洗;或者将硅球加入糖类或者树脂类有机物溶液中,通过水热反应一段时间后取出,分别用去离子水和无水乙醇离心清洗,通过自组装在硅球表面形成有机物聚合层;

步骤三:柔性自支撑硅/超长二氧化钛管电极的制备:将外部包裹有机物的硅球、超长钛酸盐纳米管倒入无水乙醇溶液中,超声混合均匀,并进行抽滤或旋涂,经高温碳化后得到硅/超长二氧化钛纳米管柔性自支撑膜;

步骤四:柔性自支撑硅/超长二氧化钛纳米管电极的电化学性能测试:将其组装成锂离子电池,测试其不同倍率下的容量和长循环性能,并且计算能量密度。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤一中的TiO2 P25粉末和NaOH溶液的重量比为1∶10-100,搅拌速度为0-1500rpm。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤一中的水热反应釜容量为25-500ml,水热反应时的温度为100-200℃,时间为12-36h,搅拌速度为0-1500rpm,硝酸的浓度为0.1-10M,硝酸和水重量比为1∶1,用量分别为0.5-10L。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤二中:所述硅球的尺寸为50-150nm,多巴胺溶液的浓度为1-20mg/ml,硅球和多巴胺的重量比为1∶1-10,聚合时间为5-36h。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤二中:糖类物质为葡萄糖或蔗糖的一种或者几种组合,糖类物质和树脂类有机物溶液浓度各为1-20mg/ml,硅球、糖类物质、树脂类有机物的重量比为1∶1-10∶1-10,水热反应温度为50-200℃,水热反应时间为5-36h。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤二中:离心清洗时无水乙醇和去离子水的重量比为1∶1,用量分别为0.5-10L。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤三中的钛酸盐纳米管的质量占硅球和钛酸盐纳米管的总质量的百分比为0-100%,无水乙醇的体积为0.1-

10L。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤三中的超声温度为

20-50℃,超声时间为10-60min。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤三中的抽滤的速度为0-1000m3/s/m2,抽滤时间为1-24h,质量为0.1-20mg/cm2;碳化的温度为300-750℃,升降温速率为3-5℃/min,煅烧时间为1-5h;旋涂的速率为100-10000rpm,时间为1-20s,质量为2

0.1-5mg/cm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤四中半电池的测试电压范围为0-3V,全电池的测试电压范围为2.5-4.3V,充放电电流大小为0.05-10A/g,循环次数为500-5000圈。