[發(fā)明專利]一種鈦酸鋰/碳/碳納米管復合電極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010149910.8
• 申請日: 2010-03-16
• 公開（公告）號: CN101841017A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李星;瞿美臻;于作龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院成都有機化學有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/62;H01M4/1391;H01G9/042
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于鋰離子電池或者超級電容器的電極材料鈦酸鋰復合物及其制備方法，屬于能源領(lǐng)域以及新材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

作為一種新型鋰離子電池負極材料，尖晶石型鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)以其獨特的性能特點引起了人們廣泛關(guān)注，被認為可能取代目前商品化碳材料的負極材料之一。該材料具有如下特點：電位高(1.55V?vs?Li)，工作過程中不與常用電解液發(fā)生反應(yīng)，安全性能好；所謂“零應(yīng)變”電極材料，鋰離子在其中嵌入或脫出過程中材料的晶體結(jié)構(gòu)幾乎不發(fā)生變化，理論上有無限長的循環(huán)壽命。此外，Li₄Ti₅O₁₂還具有抗過充和熱穩(wěn)定性好等特點。因此作為動力鋰離子電池和儲能鋰離子電池負極材料有著很大的研究價值和商業(yè)應(yīng)用前景。目前尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂存在的主要問題是倍率性能差，這主要由于其導電性能差造成的。在高倍率環(huán)境下工作時，尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂容量衰減迅速，而對于鋰離子電池的實際應(yīng)用，尤其在動力電池這一全球矚目的領(lǐng)域，鋰離子電池的高倍率工作特性是決定其能否獲得商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一，因此提高尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂的倍率性能成為目前人們關(guān)注的熱點。研究人員在該方面做出了大量的工作，并且取得了相應(yīng)的成果。例如，Li₄Ti₅O₁₂/Ag(Cu)復合材料的制備，通過在Li₄Ti₅O₁₂表面摻雜Ag或Cu的單質(zhì)，提高了材料的導電性并且獲得了較好的倍率性能(Huang?S?H，Wen?Z?Y，Zhang?J?C，et?al.Solid?State?Ionics，2006，177：851-855；Huang?S?H，WenZ?Y，Lin?B，et?al.Journal?of?alloys?and?compounds，2008，457：400-403)。另外，通過在Li₄Ti₅O₁₂的表面包裹一層碳用以提高材料的導電性，制備得到的Li₄Ti₅O₁₂/C復合材料也具有較好的倍率性能(Liu?H，F(xiàn)eng?Y，Wang?K，et?al.Journal?of?physics?and?chemistry?of?solids，2008，69：2037-2040)。盡管采用上述方法在提高鈦酸鋰倍率性能方面有較大改進，但是都沒有從根本上很好解決其倍率性能差的問題，尤其距離鈦酸鋰的實際應(yīng)用還有相當大的差距。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是制備一種鈦酸鋰/碳/碳納米管復合電極材料以解決尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂導電性差的問題，從而獲得具有高倍率性能的鈦酸鋰復合電極材料。