CN112103493A - 一种锂电池负极材料钛铌复合氧化物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂电池负极材料TiNb2O7的制备方法，步骤为：按照钛铌复合氧化物TiNb2O7的化学计量比，称取摩尔比为1:2的钛源和铌源溶解到分散剂中搅拌，得到均匀分散的混合溶液；将混合溶液倒入四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，置于烘箱中进行溶剂热反应，随后自然冷却至室温，得到悬浊液；将悬浊液离心洗涤数次后将前驱体放入干燥箱；将烘干后的前驱体倒入坩埚后放置于马弗炉中在一定温度下煅烧一定时间然后冷却至室温，得到钛铌复合氧化物TiNb2O7材料。本方法制备过程简单，制备TiNb2O7材料的颗粒均匀，稳定性好，作为锂离子电池的电极材料，显示出了良好的充放电性能，具有较高的放电容量和优异的电化学性能。

Description

一种锂电池负极材料钛铌复合氧化物的制备方法
技术领域
本发明涉及一种电池负极材料的制备方法，具体涉及一种锂电池负极材料TiNb2O7的制备方法。
背景技术
锂电池的发现改变了人类的生活，让现代社会进入了“充电时代”，2019年度的诺贝尔化学奖授予了锂电池的三名发明者，以表彰他们对锂电池的发展所做出的卓越贡献。
现今，商用电池所用的负极材料主要是石墨，但在初始放电过程中，SEI膜的形成造成了容量损失的不可逆转，并且锂枝晶的不断形成导致了极大的安全隐患。在此基础上，由于热力学稳定性和化学稳定性，Li4Ti5O12是一种有潜力的替代方案，然而Li4Ti5O12的理论比容量太低，仅仅为175mAh·g-1，大大限制了它的使用。
Goodenough小组提出了使用层状单斜晶结构的TiNb2O7作为锂离子电池负极材料，Ti 4+和Nb5+都占据共享角和边缘八面体位置，其理论容量为387.6mAh·g-1,与Li4Ti5O12类似，TiNb2O7显示出较高的工作电位(1.6V),有效的避免了SEI膜和锂枝晶的形成，但是它的低电子电导率和离子电导率限制了电化学动力学。TiNb2O7属于单斜晶体，具有晶体剪切结构，晶体学剪切平面在本质上禁止垂直于隧道的Li+扩散，可保持框架开放并提供稳定的结构。其离子和电子传导具有很强的各向异性，在一定程度上可以沿隧道方向近似为一维。而且TiNb2O7中八面体的类ReO3嵌段使锂扩散更为容易，活化势垒<100meV，具有更大的Li+离子扩散系数。但是使用Na+、K+和Mg2+进行脱嵌时扩散势垒较高，即该结构更适合Li+迁移。Wang等人使用钛酸四丁酯和氯化铌合成钛铌氧化物复合微球，利用多相氧化物纳米晶体的协同作用，克服了传统氧化物的电导率低的问题，因而可促进复合负极材料的电化学循环稳定性。同时，特殊的分级介孔还可有效缩短Li+扩散距离，为快速电子传输提供相互连接的通道。Guo等人以乙氧基铌和四丁基钛酸盐作为前驱体，制备的高性能TiNb2O7材料具有由纳米晶组成的互连纳米多孔骨架。表现出高达281mAh·g-1的可逆存储容量、较高的倍率性能和较长的循环寿命，即使经过循环1000次后容量保持率仍达84％。哈尔滨工业大学使用聚苯乙烯胶体晶体作为硬模板制备由互连单晶纳米颗粒构成的三维有序大孔钛铌复合氧化物TiNb2O7，之后经过煅烧形成均匀、连续和有效的蜂窝状结构。这种结构提供了简单的Li+嵌入/脱嵌和快速的电子转移路径，实现了高性能的锂离子赝电容行为，导致了良好的电化学性能。三维有序大孔材料提供了一个互连的孔隙网络，可以与电解液充分接触。同时，相互交联的壁结构提供了电子和锂离子传导的三维传输路径，提高了电子和离子的传导性。三维有序大孔钛铌复合氧化物TiNb2O7具有纳米尺寸结构，缩短了Li+的扩散长度，表现出较高的比表面和大量嵌入活性位点。更重要的是，分级纳米结构也有利于插层赝电容行为。此外，纳米结构在锂插入动力学中起着突出的作用，通过更短或更简单的锂离子扩散路径促进传输。具体地说，一维纳米结构，如纳米线由于其大的表面体积比、易于应变松弛。还提供了与离子和电子源(电解质、炭黑)的良好连接，具有良好的前景。Tang等人通过静电纺丝制备了“纳米珍珠串”TiNb2O7作为可充电锂电池的阳极，纳米微晶彼此紧密相连，形成纳米纤维。粒子的大小从50纳米到200纳米不等。这种结构应该非常有利于锂的储存，因为它结合了沿纵向的高效一维电子输运、与电子和离子源的良好连通性以及纳米尺度的短扩散距离。
目前，报道的TiNb2O7及其复合物的制备方法主要有：水热合成法、溶胶-凝胶法以及高温固相法等。其中，溶胶-凝胶法的制备过程比较繁琐，需要控制反应温度、溶液的pH值，合成成本高；对于高温固相法，制备的粉体颗粒无团聚、填充性好、成本低、产量大、制备工艺简单等优点，但是有能耗大、效率低、粉体不够细、易混入杂质等缺点；水热法制得的粉体具有晶粒发育完整、粒度小、分布均匀、颗粒团聚较轻等优点。
发明内容
根据目前制备的TiNb2O7电极材料的电化学性能缺点的问题，提供了制备一种高性能的TiNb2O7材料，此制备方法操作简单、成本低廉、易于工业化生产，制备出的材料结构稳定、结晶度高、倍率性能和循环性能优良，并且具有较高的放电容量。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种锂电池负极材料TiNb2O7的制备方法，包括以下步骤：
(a)按照钛铌复合氧化物TiNb2O7的化学计量比，称取摩尔比为1:2的钛源和铌源并溶解到分散剂中进行搅拌，搅拌时间为0.5-1h，得到均匀分散的混合溶液；
(b)将混合溶液倒入四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，置于烘箱中，进行溶剂热反应，其中反应温度为150-200℃，反应时间为15-25h，随后自然冷却至室温，得到悬浊液；
(c)将悬浊液离心，然后用无水乙醇和去离子水洗涤数次后将前驱体放入干燥箱于60℃烘干，烘干时间为1h；
(d)将烘干后的前驱体倒入坩埚后放置于马弗炉中，在空气氛围下煅烧一定时间，其中煅烧温度800-1000℃，煅烧时间为8-10h，然后冷却至室温，得到钛铌复合氧化物TiNb2O7材料。
本发明中，步骤(a)所述的分散剂为无水乙醇和1,2-丙二醇混合的混合体系或正丙醇和1,2-丙二醇混合体系中的一种或多种。
本发明中，步骤(a)所述的钛源为钛酸异丙酯、钛酸四丁酯、钛酸乙酯、钛酸甲酯、TiCl4或TiO2中的一种或多种。
本发明中，步骤(a)所述的铌源为NbCl5、Nb2O5、Nb(OH)5、草酸铌或乙醇氧铌中的一种或多种。
一种钛铌复合氧化物TiNb2O7负极材料，应用上述锂电池负极材料TiNb2O7的制备方法制备得到。
上述钛铌复合氧化物TiNb2O7负极材料作为负极活性物质在锂电池负极材料中的应用，锂离子电池由负极片、正极片、电解液、铝塑膜外壳和隔膜构成，负极片由集流体铜箔和负极浆料制造而成，其中：负极浆料按照质量比由70-90％的钛铌复合氧化物TiNb2O7，5-10％的导电剂和5-20％的粘结剂组成。
本发明中，所述导电剂为碳纳米管、纳米石墨、科琴黑、乙炔黑、石墨烯中的一种或者其中几种的混合物。
本发明中，所述电解液为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、二甲基碳酸酯(DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)及甲乙基碳酸酯(EMC)中的一种或其中几种的混合液。
本发明所述方法制备的TiNb2O7材料，产品均匀、结构稳定，在1C倍率下首次充放电测试中，放电容量为261mAh·g-1，在经过100圈充放电测试后，依然保持了245mAh·g-1的高容量，即使在10C的高倍率循环中，也保持了稳定的循环能力。同时，产品所用材料无毒无害，成本低廉，具有很好的应用前景。
附图说明
本发明有如下附图：
图1是本发明制备的纳米TiNb2O7的XRD图；
图2-1是本发明制备的纳米TiNb2O7放大倍率为3000的SEM图；
图2-2是本发明制备的纳米TiNb2O7放大倍率为70000的SEM图；
图3是本发明制备的纳米TiNb2O7的1C倍率下第一圈充放电曲线；
图4是本发明制备的纳米TiNb2O7的1C倍率下的循环性能图。
图5是本发明制备的纳米TiNb2O7的不同倍率下的循环性能图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
室温下，将30ml乙醇溶液和5ml 1,2-丙二醇混合并搅拌30分钟，再加入0.54gNbCl5和0.284g钛酸异丙酯搅拌1h形成均匀混合溶液，将混合溶液倒入50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，置于烘箱中，进行溶剂热反应，在200℃下保持20小时，随后自然冷却至室温，得到悬浊液，将悬浊液离心，然后用无水乙醇和去离子水洗涤悬浊液数次。洗涤后将材料置于干燥箱中，在60℃下保持1小时烘干。最后将烘干的材料放入坩埚，置于马弗炉中，在空气氛围中于800℃下煅烧8小时，随后冷却至室温，得到所需产物TiNb2O7。
材料性能表征：
用XRD衍射仪分析晶体结构，用扫描电子显微镜观察材料的形貌特征。
制备出的TiNb2O7材料的XRD衍射图谱和SEM图如图1和图2所示，可看出所合成样品的衍射峰可以指向TiNb2O7的标准衍射峰，这表明本方法合成了单斜晶相TiNb2O7。TiNb2O7样品的形状呈球形，产品分布均匀、一致性好。并且在球体表面可以看到许多孔，有丰富的相互连通的孔隙。这些孔容纳电解质并且减少离子和电子的传输距离，这将实现TiNb2O7锂离子电池在充放电过程中的高倍率容量。
充放电性能测试：
通过将活性材料TiNb2O7，乙炔黑和聚偏二氟乙烯以8:1:1的重量比混合在N-甲基吡咯烷酮中并搅拌以形成均匀的浆料来制备工作电极。然后将浆料涂覆在厚度为1微米的铜箔上，并在真空烘箱中在120℃下干燥12h。裁成大小合适的电极片。以金属锂为负极，釆用聚丙烯微孔膜为隔膜，以1M LiPF6的EC/DMC(体积比为1:1)为电解液，在充满氩气的手套箱中组装成扣式电池，然后在新威电池测试系统上进行充放电测试。
制成的电池在1C倍率下第一圈充放电曲线、1C倍率下的循环性能和不同倍率下的循环性能图分别如图3、图4和图5所示，在1C倍率下首次充放电测试中，放电容量为261mAh·g-1，即使在经过100圈充放电测试后，依然保持了245mAh·g-1的高容量，即使在10C的高倍率循环中，也保持了稳定的循环能力。TiNb2O7阳极材料实现优异的电化学性能原因可以总结为多孔结构可以容纳电解质并且减少离子和电子的传输距离，这导致高倍率容量。TiNb2O7球体中的空隙空间可以缓冲体积在长循环期间由相变引起的变化，这导致高速率容量和高容量保持的优异循环性能。
实施例2
室温下，将30ml乙醇溶液和5ml 1,2-丙二醇混合并搅拌30分钟，再加入0.54gNbCl5和0.3403g钛酸四丁酯搅拌1h形成均匀混合溶液，将混合溶液倒入50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，置于烘箱中进行溶剂热反应，在180℃下保持18小时，随后自然冷却至室温，得到悬浊液，将悬浊液离心，接着用无水乙醇和去离子水洗涤悬浊液数次。洗涤后将材料置于干燥箱中，在60℃下保持1小时烘干。最后将烘干的材料放入坩埚，置于马弗炉中，在空气氛围中于900℃下煅烧9小时，随后冷却至室温，得到所需产物TiNb2O7。
材料性能表征和充放电性能测试如实施例1。
实施例3
室温下，将30ml正丙醇溶液和5ml 1,2-丙二醇混合并搅拌30分钟，再加入0.54gNbCl5和0.2282g钛酸乙酯搅拌1h形成均匀混合溶液，将混合溶液倒入50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，置于烘箱中进行溶剂热反应，在180℃下保持25小时，随后自然冷却至室温，得到悬浊液，将悬浊液离心，然后用无水乙醇和去离子水洗涤悬浊液数次。洗涤后将材料置于干燥箱中，在60℃下保持1小时烘干。最后将烘干的材料放入坩埚，置于马弗炉中，在空气氛围中于800℃下煅烧9小时，随后冷却至室温，得到所需产物TiNb2O7。
材料性能表征和充放电性能测试如实施例1。
实施例4
室温下，将30ml乙醇溶液和5ml 1,2-丙二醇混合并搅拌30分钟，再加入0.6364g乙醇氧铌和0.284g钛酸异丙酯搅拌0.5h形成均匀混合溶液，将混合溶液倒入50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，置于烘箱中进行溶剂热反应，在150℃下保持25小时，随后自然冷却至室温，得到悬浊液，将悬浊液离心，然后用无水乙醇和去离子水洗涤悬浊液数次。洗涤后将材料置于干燥箱中，在60℃下保持1小时烘干。最后将烘干的材料放入坩埚，置于马弗炉中，在空气氛围中于800℃下煅烧8小时，随后冷却至室温，得到所需产物TiNb2O7。
材料性能表征和充放电性能测试如实施例1。
实施例5
室温下，将30ml乙醇溶液和5ml 1,2-丙二醇混合并搅拌30分钟，再加入0.6364g乙醇氧铌和0.3403g钛酸四丁酯搅拌0.5h形成均匀混合溶液，将混合溶液倒入50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，置于烘箱中，进行溶剂热反应，在200℃下保持25小时，随后自然冷却至室温，得到悬浊液，将悬浊液离心，然后用无水乙醇和去离子水洗涤悬浊液数次。洗涤后将材料置于干燥箱中，在60℃下保持1小时烘干。最后将烘干的材料放入坩埚，置于马弗炉中，在空气氛围中于800℃下煅烧8小时，随后冷却至室温，得到所需产物TiNb2O7。
材料性能表征和充放电性能测试如实施例1。
实施例6
室温下，将30ml乙醇溶液和5ml 1,2-丙二醇混合并搅拌30分钟，再加入0.08gTiO2和0.266g Nb2O5搅拌0.5h形成均匀混合溶液，将混合溶液倒入50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，置于烘箱中进行溶剂热反应，在150℃下保持20小时，随后自然冷却至室温，得到悬浊液，将悬浊液离心，然后用无水乙醇和去离子水洗涤悬浊液数次。洗涤后将材料置于干燥箱中，在60℃下保持1小时烘干。最后将烘干的材料放入坩埚，置于马弗炉中，在空气氛围中于1000℃下煅烧8小时，随后冷却至室温，得到所需产物TiNb2O7。
材料性能表征和充放电性能测试如实施例1。
实施例7
室温下，将30ml乙醇溶液和5ml 1,2-丙二醇混合并搅拌30分钟，再加入0.356gNb(OH)5和0.284g钛酸异丙酯搅拌0.5h形成均匀混合物，将混合溶液倒入50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，置于烘箱中进行溶剂热反应，在200℃下保持25小时，随后自然冷却至室温，得到悬浊液，将悬浊液离心，然后用无水乙醇和去离子水洗涤悬浊液数次。洗涤后将材料置于干燥箱中，在60℃下保持1小时烘干。最后将烘干的材料放入坩埚，置于马弗炉中，在空气氛围中于900℃下煅烧10小时，随后冷却至室温，得到所需产物TiNb2O7。
材料性能表征和充放电性能测试如实施例1。
实施例8
室温下，将30ml乙醇溶液和5ml 1,2-丙二醇混合并搅拌30分钟，再加入0.356gNb(OH)5和0.1897gTiCl4搅拌0.5h形成均匀混合溶液，将混合溶液倒入50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，置于烘箱中进行溶剂热反应，在200℃下保持20小时，随后自然冷却至室温，得到悬浊液，将悬浊液离心，然后用无水乙醇和去离子水洗涤悬浊液数次。洗涤后将材料置于干燥箱中，在60℃下保持1小时烘干。最后将烘干的材料放入坩埚，置于马弗炉中，在空气氛围中于800℃下煅烧9小时，随后冷却至室温，得到所需产物TiNb2O7。
材料性能表征和充放电性能测试如实施例1。
实施例9
室温下，将30ml乙醇溶液和5ml 1,2-丙二醇混合并搅拌30分钟，再加入0.54gNbCl5和0.172g钛酸甲酯搅拌0.5h形成均匀混合溶液，将混合溶液倒入50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，置于烘箱中进行溶剂热反应，在200℃下保持25小时，随后自然冷却至室温，得到悬浊液，将悬浊液离心，然后用无水乙醇和去离子水洗涤悬浊液数次。洗涤后将材料置于干燥箱中，在60℃下保持1小时烘干。最后将烘干的材料放入坩埚，置于马弗炉中，在空气氛围中于800℃下煅烧8小时，随后冷却至室温，得到所需产物TiNb2O7。
材料性能表征和充放电性能测试如实施例1。
实施例10
室温下，将30ml正丙醇溶液和5ml 1,2-丙二醇混合并搅拌30分钟，再加入1.0761g草酸铌和0.284g钛酸异丙酯搅拌1h形成均匀混合溶液，将混合溶液倒入50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，置于烘箱进行溶剂热反应，在180℃下保持18小时，随后自然冷却至室温，得到悬浊液，将悬浊液离心，然后用无水乙醇和去离子水洗涤悬浊液数次。洗涤后将材料置于干燥箱中，在60℃下保持1小时烘干。最后将烘干的材料放入坩埚，置于马弗炉中，在空气氛围中于800℃下煅烧10小时，随后冷却至室温，得到所需产物TiNb2O7。
材料性能表征和充放电性能测试如实施例1。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种锂电池负极材料TiNb2O7的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)按照钛铌复合氧化物TiNb2O7的化学计量比，称取摩尔比为1:2的钛源和铌源并溶解到分散剂中进行搅拌，搅拌时间为0.5-1h，得到均匀分散的混合溶液；
(b)将混合溶液倒入四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，置于烘箱中，进行溶剂热反应，其中反应温度为150-200℃，反应时间为15-25h，随后自然冷却至室温，得到悬浊液；
(c)将悬浊液离心，然后用无水乙醇和去离子水洗涤数次后将前驱体放入干燥箱于60℃烘干，烘干时间为1h；
(d)将烘干后的前驱体倒入坩埚后放置于马弗炉中，在空气氛围下煅烧一定时间，其中煅烧温度800-1000℃，煅烧时间为8-10h，然后冷却至室温，得到钛铌复合氧化物TiNb2O7材料。
2.如权利要求1所述的锂电池负极材料TiNb2O7的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述的分散剂为无水乙醇和1,2-丙二醇混合的混合体系或正丙醇和1,2-丙二醇混合体系中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的锂电池负极材料TiNb2O7的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述的钛源为钛酸异丙酯、钛酸四丁酯、钛酸乙酯、钛酸甲酯、TiCl4或TiO2中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的锂电池负极材料TiNb2O7的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述的铌源为NbCl5、Nb2O5、Nb(OH)5、草酸铌或乙醇氧铌中的一种或多种。
5.一种钛铌复合氧化物TiNb2O7负极材料，应用权利要求1-4任一权利要求所述的锂电池负极材料TiNb2O7的制备方法制备得到。
6.如权利要求5所述的钛铌复合氧化物TiNb2O7负极材料作为负极活性物质在锂电池负极材料中的应用，其特征在于，锂离子电池由负极片、正极片、电解液、铝塑膜外壳和隔膜构成，负极片由集流体铜箔和负极浆料制造而成，其中：负极浆料按照质量比由70-90％的钛铌复合氧化物TiNb2O7，5-10％的导电剂和5-20％的粘结剂组成。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述导电剂为碳纳米管、纳米石墨、科琴黑、乙炔黑、石墨烯中的一种或者其中几种的混合物。
8.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述电解液为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯及甲乙基碳酸酯中的一种或其中几种的混合液。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112701260A (zh) * 2020-12-25 2021-04-23 华中科技大学 一种原位碳包覆铌酸钛复合材料及其制备方法和应用
CN113683120A (zh) * 2021-08-31 2021-11-23 合肥工业大学 一种混合相铌基氧化物及其制备方法与储能应用
CN113772728A (zh) * 2021-10-14 2021-12-10 合肥工业大学 一种混合相铌钛氧化物及其制备方法与储能应用
CN114477284A (zh) * 2022-03-16 2022-05-13 中物院成都科学技术发展中心 一种制备钛铌氧化物的方法
CN114655984A (zh) * 2022-04-19 2022-06-24 江苏大学 一种锂离子电池铟铌氧化物负极材料及其制备方法
CN114792792A (zh) * 2022-04-15 2022-07-26 中国人民解放军军事科学院防化研究院 一种用于锂离子电池的TiO2-TiNb2O7复合负极材料制备方法
CN114853069A (zh) * 2022-04-29 2022-08-05 河南科技大学 一种多相铌基氧化物材料及其制备方法与应用
CN115124081A (zh) * 2022-08-03 2022-09-30 安徽工业大学 一种制备锂离子电池嵌入型负极材料的方法及其所得材料
CN115478341A (zh) * 2022-09-15 2022-12-16 江西赣锋锂电科技股份有限公司 一种锂离子负极复合材料的制备方法
CN115849446A (zh) * 2022-11-16 2023-03-28 山东科技大学 一种铜元素掺杂铌酸钛微球负极材料及其制备方法和应用
CN115966775A (zh) * 2022-12-14 2023-04-14 惠州市数威科技有限公司 一种超低自放电率的可充电锂电池及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105428633A (zh) * 2015-12-09 2016-03-23 南阳师范学院 一种铌酸钛介孔微球的制备方法
CN105575675A (zh) * 2015-12-30 2016-05-11 哈尔滨工业大学 一种利用水/溶剂热法制备钛铌复合氧化物的方法及其在锂离子超级电容器中的应用
CN106025285A (zh) * 2016-06-23 2016-10-12 南阳师范学院 一种球形铌酸钛电极材料及其制备方法
CN110156081A (zh) * 2019-05-22 2019-08-23 合肥学院 一种锂离子电池负极用多孔薄片状TiNb2O7纳米晶的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105428633A (zh) * 2015-12-09 2016-03-23 南阳师范学院 一种铌酸钛介孔微球的制备方法
CN105575675A (zh) * 2015-12-30 2016-05-11 哈尔滨工业大学 一种利用水/溶剂热法制备钛铌复合氧化物的方法及其在锂离子超级电容器中的应用
CN106025285A (zh) * 2016-06-23 2016-10-12 南阳师范学院 一种球形铌酸钛电极材料及其制备方法
CN110156081A (zh) * 2019-05-22 2019-08-23 合肥学院 一种锂离子电池负极用多孔薄片状TiNb2O7纳米晶的制备方法

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112701260A (zh) * 2020-12-25 2021-04-23 华中科技大学 一种原位碳包覆铌酸钛复合材料及其制备方法和应用
CN113683120A (zh) * 2021-08-31 2021-11-23 合肥工业大学 一种混合相铌基氧化物及其制备方法与储能应用
CN113772728A (zh) * 2021-10-14 2021-12-10 合肥工业大学 一种混合相铌钛氧化物及其制备方法与储能应用
CN114477284A (zh) * 2022-03-16 2022-05-13 中物院成都科学技术发展中心 一种制备钛铌氧化物的方法
CN114477284B (zh) * 2022-03-16 2023-12-05 中物院成都科学技术发展中心 一种制备钛铌氧化物的方法
CN114792792B (zh) * 2022-04-15 2023-08-01 中国人民解放军军事科学院防化研究院 一种用于锂离子电池的TiO2-TiNb2O7复合负极材料制备方法
CN114792792A (zh) * 2022-04-15 2022-07-26 中国人民解放军军事科学院防化研究院 一种用于锂离子电池的TiO2-TiNb2O7复合负极材料制备方法
CN114655984B (zh) * 2022-04-19 2024-01-05 江苏大学 一种锂离子电池铟铌氧化物负极材料及其制备方法
CN114655984A (zh) * 2022-04-19 2022-06-24 江苏大学 一种锂离子电池铟铌氧化物负极材料及其制备方法
CN114853069A (zh) * 2022-04-29 2022-08-05 河南科技大学 一种多相铌基氧化物材料及其制备方法与应用
CN114853069B (zh) * 2022-04-29 2023-12-22 河南科技大学 一种多相铌基氧化物材料及其制备方法与应用
CN115124081A (zh) * 2022-08-03 2022-09-30 安徽工业大学 一种制备锂离子电池嵌入型负极材料的方法及其所得材料
CN115124081B (zh) * 2022-08-03 2023-12-12 安徽工业大学 一种制备锂离子电池嵌入型负极材料的方法及其所得材料
CN115478341A (zh) * 2022-09-15 2022-12-16 江西赣锋锂电科技股份有限公司 一种锂离子负极复合材料的制备方法
CN115849446A (zh) * 2022-11-16 2023-03-28 山东科技大学 一种铜元素掺杂铌酸钛微球负极材料及其制备方法和应用
CN115849446B (zh) * 2022-11-16 2024-04-19 山东科技大学 一种铜元素掺杂铌酸钛微球负极材料及其制备方法和应用
CN115966775B (zh) * 2022-12-14 2023-08-29 东莞市晟驰动力技术有限公司 一种超低自放电率的可充电锂电池及其制备方法
CN115966775A (zh) * 2022-12-14 2023-04-14 惠州市数威科技有限公司 一种超低自放电率的可充电锂电池及其制备方法

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