[發(fā)明專利]一種球形花狀Li4Ti5O12-TiO2復(fù)合電極材料的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410662275.1
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104409694A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉光印;鄭少龍;張瑞雪;毛武濤;馬勤閣;謝海泉
• 申請（專利權(quán)）人: 南陽師范學(xué)院
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種球形花狀Li₄Ti₅O₁₂-TiO₂復(fù)合電極材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著能源危機(jī)的日益加劇和地球環(huán)境的不斷惡化，節(jié)能、綠色、低碳成為人類未來可持續(xù)發(fā)展的主旋律。電動汽車憑借其節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)日漸受到人們的青睞和重視，而鋰離子電池以其工作電壓高、能量密度高、使用壽命長、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)成為電動汽車的理想動力源。電池材料是鋰離子電池的核心，它對電池的性能起決定性影響。因此，要獲得高功率鋰離子電池的關(guān)鍵是開發(fā)性能優(yōu)異的電池材料。

尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂以其具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、高的安全性成為很有發(fā)展?jié)摿Φ膭恿π弯囯x子電池負(fù)極材料，受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。但是由于Li₄Ti₅O₁₂材料的電子電導(dǎo)率較低(<10^-13S·cm^-1)，使其在大電流密度下充放電時電化學(xué)極化大，容量衰減較快；而且，該材料的可逆容量一般為150～165mAh·g^-1(理論容量為175mAh·g^-1)，與商品化的碳材料及非碳材料(如錫基、硅基和3d過渡金屬氧化物等)相比較低，因此，在一定程度上制約了其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

TiO₂具有快速的鋰離子嵌/脫性能和較高的理論容量(336mAh·g^-1)和低的體積膨脹率，因此，將TiO₂引入Li₄Ti₅O₁₂材料中，有可能增加材料的容量。澳大利亞M.M.Rahman等采用熔鹽法合成出Li₄Ti₅O₁₂-TiO₂納米粒子，在1C倍率下，經(jīng)過100次循環(huán)后的放電容量為138mAh·g^-1(Rahman.M.M.,Wang.J.Z.,Hassan.M.F.,Chou.S.,Wexler.D.,Liu.H.K..Basic?molten?salt?process-A?new?route?for?synthesis?of?nanocrystalline?Li4Ti5O12-TiO2anode?material?for?batteries?using?eutectic?mixture?of?LiNO3-LiOH-Li2O2.J.Power?Source.,2010,195(13):4297-4303)。中南大學(xué)李新海等采用一種簡易綠色的合成方法合成出類花瓣Li₄Ti₅O₁₂-TiO₂納米片，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能(Wu.F.,Li.X.,Wang.Z.,Guo.H..Petal-like?Li4Ti5O12-TiO2nanosheets?as?high-performance?anode?materials?for?Li-ion?batteries.Nanoscale,2013,5:6936-6943)。此外，我們在總結(jié)大量前人的研究工作中發(fā)現(xiàn)Li₄Ti₅O₁₂-TiO₂復(fù)合材料的形貌、尺寸等均對復(fù)合材料的性能有較大影響。但是到目前為止，球形花狀Li₄Ti₅O₁₂-TiO₂復(fù)合材料的合成還未見文獻(xiàn)報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種球形花狀Li₄Ti₅O₁₂-TiO₂復(fù)合電極材料的制備方法，解決了現(xiàn)有的尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂在大電流密度下充放電時電化學(xué)極化大，容量衰減較快的問題，并且提高了材料的可逆容量以及倍率性能。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進(jìn)行：

(a)將十六烷基三甲基溴化銨溶解于乙二醇溶劑中；

(b)將四異丙醇鈦加入到上述溶液中，磁力攪拌1-60分鐘，得到澄清溶液；