[發明專利]一種陰離子摻雜的磷酸鈦鋰負極材料及其制備和應用

有效

• 申請號: 201610490240.3
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN107546372B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張華民;王懷清;馮凱;李先鋒;張洪章
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種陰離子摻雜的磷酸鈦鋰負極材料的制備方法，其特征在于：所述負極材料的組成為LiTi₂(PO₄)_3-xF_x/C，LiTi₂(PO_4-x)₃F_x/C的一種或兩種；其中X=0.06-0.8，每種材料中C質量含量6-18%；

所述負極材料通過如下制備過程得到：

（1）將碳源與鈦源按摩爾比0.5-1.5的比例溶解于無水乙醇中，并在20~70℃下攪拌混合均勻；將化學計量比的鋰源、磷源分別先用乙醇溶解，再加入到溶有鈦源和碳源的乙醇溶液中，最后加入化學計量比的氟離子源；攪拌0.5-3h后得到澄清的前驅體溶液，加入去離子水后形成果凍狀凝膠；

（2）將(1)所得凝膠在70~120℃下干燥，研磨得到前驅體粉末；

（3）將前驅體粉末在300-400℃煅燒3-5h，得到預碳化的材料；

（4）將預處理材料在700-850℃條件下煅燒6-15h，得到陰離子摻雜的磷酸鈦鋰負極材料；

去離子水用量為前驅體溶液體積的5%-10%。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（3）和（4）在惰性氣氛中進行煅燒，所述惰性氣氛采用的氣體為氬氣或氮氣中的一種或二種。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：制備過程（1）中前驅體溶液中鈦源摩爾濃度0.3-0.5 mol/L;碳源：鈦源：鋰源：磷源：氟離子源的化學計量比為（1-3）：2：1：(3-x)：x, x=0.06-0.8。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：制備過程（1）中所述的碳源為檸檬酸，草酸，蔗糖，F127，PVP，PEG中的一種或幾種；所述的鈦源為鈦酸四丁酯，異丙醇鈦中的一種或幾種；所述的鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰、硝酸鋰、氟化鋰、草酸鋰中的一種或幾種；所述磷源為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸鉀、磷酸鈉中的一種或二種以上；所述氟離子源為NaF，LiF，NH₄F中的一種或幾種。

5.一種權利要求1所述制備方法的負極材料應用，其特征在于：所述制備的負極材料作為負極活性物質用于水系鋰離子電池的負極中。

6.根據權利要求5所述的應用，其特征在于：所述負極材料制備的負極與錳酸鋰正極組成水系鋰離子電池。