本发明涉及锂离子电池领域。更具体地说，本发明涉及一种储能锂离子电池纳米电极材料。
背景技术：
锂离子电池以其快速充放电、低温性能好、比能量大、自放电率小、体积小、重量轻等优势，被广泛应用于各种便携式电子设备和电动汽车中。然而随着人们生活水平的日益提高，对锂离子电池提出了更高的要求，比如说更好的储能性。传统的钛酸锂材料的电导率低，限制了其在高功率型锂离子电池和混合超级电容中的应用。
技术实现要素：
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种储能锂离子电池纳米电极材料，其吸液保液能力强，循环性能优异，提高了能源的储存和利用效率，减小了环境污染。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种储能锂离子电池纳米电极材料，由以下方法制备得到：
步骤1)将碳酸锂作为锂源，溶解于聚乙二醇的水溶液中，搅拌形成溶液，其中锂源的浓度为0.5mol/l；
步骤2)将钛酸四丁酯作为钛源，溶解于聚乙二醇的水溶液中，搅拌形成溶液，其中锂源的浓度为0.6mol/l；
步骤3)将碳纳米管加入醋酸与硝酸的混合溶液，调节ph至4-4.5，使碳纳米管的浓度为10mg/ml，超声处理2h，形成悬浮液；
步骤4)将步骤1)、2)得到的溶液等体积混合，搅拌过程中持续加入步骤3)得到的悬浮液，使碳纳米管的浓度为2.5mg/ml，形成粘稠状胶体；
步骤5)将步骤4)得到的胶体在相对湿度低于40％环境中静置12h，搅拌，在相对湿度低于20％环境中静置12h，在80-90°烘箱中烘干，形成块状物；
步骤6)将步骤5)得到的块状物研磨成粉末，置于煅烧炉中，加热到600-720℃下烧结1h，降温到400-500℃固溶处理，再次加热到800-900℃下烧结1h，冷却至室温，即得纳米负极材料。
优选的是，步骤6)得到的产品的尺寸为100-200nm。
优选的是，步骤6)是在氮气气氛中进行的。
优选的是，步骤3)采用醋酸与硝酸的混合溶液调节ph至4.5。
优选的是，步骤3)醋酸与硝酸的混合溶液中，硝酸的浓度为65wt.％。
优选的是，步骤6)的升温速率是12-20℃/min。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明制备的储能锂离子电池纳米电极材料吸液保液能力强，循环性能优异，提高了能源的储存和利用效率，减小了环境污染。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
<实例1>
储能锂离子电池纳米电极材料，由以下方法制备得到：
步骤1)将碳酸锂作为锂源，溶解于聚乙二醇的水溶液中，搅拌形成溶液，其中锂源的浓度为0.5mol/l；
步骤2)将钛酸四丁酯作为钛源，溶解于聚乙二醇的水溶液中，搅拌形成溶液，其中锂源的浓度为0.6mol/l；
步骤3)将碳纳米管加入醋酸与硝酸的混合溶液，醋酸与硝酸的混合溶液中，硝酸的浓度为60wt.％，调节ph至4，使碳纳米管的浓度为10mg/ml，超声处理2h，形成悬浮液；
步骤4)将步骤1)、2)得到的溶液等体积混合，搅拌过程中持续加入步骤3)得到的悬浮液，使碳纳米管的浓度为2.5mg/ml，形成粘稠状胶体；
步骤5)将步骤4)得到的胶体在相对湿度低于40％环境中静置12h，搅拌，在相对湿度低于20％环境中静置12h，在80-90°烘箱中烘干，形成块状物；
步骤6)将步骤5)得到的块状物研磨成粉末，置于煅烧炉中，氮气气氛中进行，升温速率是10℃/min，加热到600-720℃下烧结1h，降温到400-500℃固溶处理，升温速率是10℃/min，再次加热到800-900℃下烧结1h，冷却至室温，即得尺寸为100-200nm的纳米负极材料。
在2.5-4v工作电压范围内，放电电流为1c时充放电容量为5ah，放电电流为10c时充放电容量为4.7ah，经过4000次循环后容量保持率＞80％。
<实例2>
储能锂离子电池纳米电极材料，由以下方法制备得到：
步骤1)将碳酸锂作为锂源，溶解于聚乙二醇的水溶液中，搅拌形成溶液，其中锂源的浓度为0.5mol/l；
步骤2)将钛酸四丁酯作为钛源，溶解于聚乙二醇的水溶液中，搅拌形成溶液，其中锂源的浓度为0.6mol/l；
步骤3)将碳纳米管加入醋酸与硝酸的混合溶液，醋酸与硝酸的混合溶液中，硝酸的浓度为70wt.％，调节ph至4.5，使碳纳米管的浓度为10mg/ml，超声处理2h，形成悬浮液；
步骤4)将步骤1)、2)得到的溶液等体积混合，搅拌过程中持续加入步骤3)得到的悬浮液，使碳纳米管的浓度为2.5mg/ml，形成粘稠状胶体；
步骤5)将步骤4)得到的胶体在相对湿度低于40％环境中静置12h，搅拌，在相对湿度低于20％环境中静置12h，在80-90°烘箱中烘干，形成块状物；
步骤6)将步骤5)得到的块状物研磨成粉末，置于煅烧炉中，氮气气氛中进行，升温速率是25℃/min，加热到600-720℃下烧结1h，降温到400-500℃固溶处理，升温速率是25℃/min，再次加热到800-900℃下烧结1h，冷却至室温，即得尺寸为100-200nm的纳米负极材料。
在2.5-4v工作电压范围内，放电电流为1c时充放电容量为5.1ah，放电电流为10c时充放电容量为4.8ah，经过4000次循环后容量保持率＞82％。
<实例3>
储能锂离子电池纳米电极材料，由以下方法制备得到：
步骤1)将碳酸锂作为锂源，溶解于聚乙二醇的水溶液中，搅拌形成溶液，其中锂源的浓度为0.5mol/l；
步骤2)将钛酸四丁酯作为钛源，溶解于聚乙二醇的水溶液中，搅拌形成溶液，其中锂源的浓度为0.6mol/l；
步骤3)将碳纳米管加入醋酸与硝酸的混合溶液，醋酸与硝酸的混合溶液中，硝酸的浓度为65wt.％，调节ph至4.5，使碳纳米管的浓度为10mg/ml，超声处理2h，形成悬浮液；
步骤4)将步骤1)、2)得到的溶液等体积混合，搅拌过程中持续加入步骤3)得到的悬浮液，使碳纳米管的浓度为2.5mg/ml，形成粘稠状胶体；
步骤5)将步骤4)得到的胶体在相对湿度低于40％环境中静置12h，搅拌，在相对湿度低于20％环境中静置12h，在80-90°烘箱中烘干，形成块状物；
步骤6)将步骤5)得到的块状物研磨成粉末，置于煅烧炉中，氮气气氛中进行，升温速率是15℃/min，加热到600-720℃下烧结1h，降温到400-500℃固溶处理，升温速率是15℃/min，再次加热到800-900℃下烧结1h，冷却至室温，即得尺寸为100-200nm的纳米负极材料。
在2.5-4v工作电压范围内，放电电流为1c时充放电容量为5ah，放电电流为10c时充放电容量为4.8ah，经过4000次循环后容量保持率＞83％。
<对比例1>
储能锂离子电池纳米电极材料，由以下方法制备得到：
步骤1)将碳酸锂作为锂源，溶解于聚乙二醇的水溶液中，搅拌形成溶液，其中锂源的浓度为0.5mol/l；
步骤2)将钛酸四丁酯作为钛源，溶解于聚乙二醇的水溶液中，搅拌形成溶液，其中锂源的浓度为0.6mol/l；
步骤3)将步骤1)、2)得到的溶液等体积混合，搅拌12h，在80-90°烘箱中烘干，形成块状物；
步骤4)将步骤3)得到的块状物研磨成粉末，置于煅烧炉中，氮气气氛中进行，升温速率是15℃/min，加热到600-720℃下烧结1h，降温到400-500℃固溶处理，升温速率是15℃/min，再次加热到800-900℃下烧结1h，冷却至室温，即得纳米负极材料。
<对比例2>
储能锂离子电池纳米电极材料，由以下方法制备得到：
步骤1)将碳酸锂作为锂源，溶解于聚乙二醇的水溶液中，搅拌形成溶液，其中锂源的浓度为0.5mol/l；
步骤2)将钛酸四丁酯作为钛源，溶解于聚乙二醇的水溶液中，搅拌形成溶液，其中锂源的浓度为0.6mol/l；
步骤3)将碳纳米管加入醋酸与硝酸的混合溶液，醋酸与硝酸的混合溶液中，硝酸的浓度为65wt.％，调节ph至4.5，使碳纳米管的浓度为10mg/ml，超声处理2h，形成悬浮液；
步骤4)将步骤1)、2)得到的溶液等体积混合，搅拌过程中持续加入步骤3)得到的悬浮液，使碳纳米管的浓度为2.5mg/ml，形成粘稠状胶体；
步骤5)将步骤4)得到的胶体在相对湿度低于40％环境中静置12h，搅拌，在相对湿度低于20％环境中静置12h，在80-90°烘箱中烘干，形成块状物；
步骤6)将步骤5)得到的块状物研磨成粉末，置于煅烧炉中，氮气气氛中进行，升温速率是15℃/min，加热到800-900℃下烧结1h，冷却至室温，即得纳米负极材料。
以磷酸铁锂为正极材料，以实例1-3、对比例1-2制备出的材料作为负极材料，采用质量比为1:1的1mol/l六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯+碳酸二乙酯为电解液，采用聚丙烯微孔膜作为隔膜，制备出5ah聚合物锂电池，测试负极极片的吸液保液能力以及软包电池的循环性能。
表1
可以看出，实例1-3材料的吸液保液能力明显高于对比例1，这是因为加入的碳纳米管较大的比表面积在酸化的过程中构建孔结构网络，在与锂源溶液、钛源溶液混合搅拌使颗粒紧密粘接，梯度陈化烘干定型促进锂离子的快速脱嵌，提高材料的吸液保液能力。
表2
可以看出，实例1-3材料的循环性能明显高于对比例2，这是因为煅烧过程中反复热处理能够缓释材料在充放电过程中的体积膨胀，使每个颗粒在循环过程中充分发出，提高倍率性能和循环稳定性。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的细节。