[發明專利]一種納米晶鋰鈦復合氧化物的制備方法

無效

• 申請號: 200710098688.1
• 申請日: 2007-04-25
• 公開（公告）號: CN101058438A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 吳鋒;蘇岳鋒;陳實;包麗穎;徐斌;穆道斌;陳人杰;王國慶
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00;C01G1/02;C04B35/622;C04B35/462;H01M4/48;B82B3/00
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技術領域

本發明屬于納米材料制備技術與綠色能源領域，涉及一種應用于鋰離子二次電池及鋰離子超級電容器的納米晶鋰鈦復合氧化物負極材料。

背景技術

鋰鈦氧化物Li₄Ti₅O₁₂是一種具有尖晶石結構的鋰離子嵌入式電極材料，其特點是伴隨鋰離子的嵌入和脫出，材料晶格常數變化很小(體積變化小于1％，也被稱為零應變材料)；材料的嵌鋰電位較正(1.55V，vs.Li⁺/Li)，充放電過程中不易造成鋰枝晶的析出，也不會因電解液的還原分解形成阻抗較高的SEI膜；Li₄Ti₅O₁₂與Li₇Ti₅O₁₂的兩相轉化電位突變明顯，不易過充或過放；反應過程中，由于出現Ti⁺⁴和Ti⁺³變價，電子導電性較好，材料的電導率約為10^-2S·cm^-1。因此，Li₄Ti₅O₁₂電極具有循環穩定性能好，使用壽命長，嵌脫鋰速度快，嵌脫鋰效率高，內阻變化小及安全性能好等諸多優點，是一種非常理想的鋰離子快速嵌入式材料。

1999年，G.G.Amatucci等人報道了一種以活性炭為正極，鋰鈦氧化物Li₄Ti₅O₁₂為負極的混合超級電容，工作電壓區間1.7～2.8V，隨后申請了美國發明專利(U.S.Patent?5527640)，2002年5月1日，發明專利“可再充電式的混合式電池-超級電容器”(G.G.Amatucci，PCT/US00/10461)在我國公布。2001年，Amatucci等人選用納米Li₄Ti₅O₁₂作負極，以提高負極的表觀反應速率，正極采用活性炭，電解液為1.5mol/L的LiPF₆/乙腈溶液，制成的模擬電容器比能量可達20Wh/kg，在10C充放電倍率下的容量保持率達90％，5000周循環后的容量損失為10～15％。其中，納米鋰鈦氧化物Li₄Ti₅O₁₂的制備方法于2002年申請了美國發明專利(U.S.Patent?20020102205)。與Amatucci同一研究小組的Pasquier等人采用同樣的電極材料體系和2mol/L的LiBF₄/乙腈溶液制成了軟包裝模擬電容器，其比能量達11Wh/kg，循環壽命可達10萬次。

同樣，鋰鈦氧化物Li₄Ti₅O₁₂也是一種理想的動力型鋰離子二次電池負極材料，A.N.Jansen等人采用LiNi_0.8Co_0.2O₂為正極，Li₄Ti₅O₁₂為負極制成的高功率型鋰離子電池，其比功率在970W/kg，循環壽命大于10萬次。