[發明專利]一種鈦酸鋰材料及其制備方法和在鋰離子電池中的應用

有效

• 申請號: 201310492230.X
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103500823A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 趙金保;崔王君
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

1.一種鈦酸鋰材料，其特征在于包括本體鈦酸鋰材料，在本體鈦酸鋰材料表面或本體鈦酸鋰材料內部孔道上具有富氮組分氮化鈦。

2.如權利要求1所述一種鈦酸鋰材料，其特征在于所述本體鈦酸鋰材料為尖晶石型Li₄Ti_5-xM_xO₁₂，其中M為本體材料摻雜元素，0.1<x<1，所述本體材料摻雜元素包括Mg、Cr、Al、Co、Fe、V、Ni、Al、Zn、Cu離子中的至少一種。

3.如權利要求1或2所述一種鈦酸鋰材料，其特征在于所述鈦酸鋰材料的顆粒尺寸為10～100nm，優選10～50nm。

4.如權利要求1所述一種鈦酸鋰材料，其特征在于所述富氮組分氮化鈦分布在本體鈦酸鋰材料表面或本體鈦酸鋰材料內部孔道，存在形式為表面包覆或均勻嵌入方式；所述富氮組分氮化鈦中所含氮化鈦組分的質量百分比含量為1%～20%，優選為2%～6%。

5.如權利要求1～4任一所述一種鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1）納米尺度前驅體材料合成及處理步驟：制備納米尺度的鈦酸鋰本體材料或TiO₂粉體材料，所得材料進行表面處理；

2）表面氮化處理步驟：將前軀體納米TiO₂或本體材料在無機富氮混合物中進行表面氮化處理；

3）煅燒步驟：將表面氮化處理過的TiO₂與化學計量比鋰化合物混合后煅燒，得鈦酸鋰材料。

6.如權利要求5所述一種鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于在步驟1）中，所述制備納米尺度的鈦酸鋰本體材料或TiO₂粉體材料采用溶膠凝膠法、水熱法或熔融鹽法；所述表面處理的方法包括酸蝕浸漬、碳預包覆、離子濺射中的至少一種。

7.如權利要求5所述一種鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于在步驟2）中，所述無機富氮混合物包括氨氣、硝酸銨無機銨源中的至少一種；所述氮化處理的方法可采用直接本體材料氮化處理的正序步驟或采用前軀體氮化處理+煅燒形成鈦酸鋰/氮化鈦的逆序步驟。

8.如權利要求5所述一種鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于在步驟3）中，所述鋰化合物選自碳酸鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、硫酸鋰、氫氧化鋰中的至少一種，或碳酸鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、硫酸鋰、氫氧化鋰的水合物中的至少一種。

9.如權利要求5所述一種鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于在步驟3）中，所述煅燒的條件為在溫度650～900℃和氮氣條件下煅燒6～20h；所述溫度優選700～800℃。

10.如權利要求1～4任一所述一種鈦酸鋰材料在制備電極或鋰離子電池中的應用。