[發明專利]一種納米Li4

有效

• 申請號: 201611221675.4
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106847543B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 阮殿波;劉秋香;楊斌;喬志軍;吳奕環
• 申請（專利權）人: 寧波中車新能源科技有限公司
• 主分類號: H01G11/46
• 分類號: H01G11/46;H01G11/50;H01G11/86
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(特殊普通合伙) 33243
• 代理人: 洪珊珊

本發明涉及一種納米Li₄Ti₅O₁₂/Li₂TiO₃復合電極材料及其制備方法，該復合電極材料由質量分數為5％?25％的Li₂TiO₃和質量百分數為75％?95％的Li₄Ti₅O₁₂組成，離子導電性高，在高倍率下充放電容量和循環穩定性高。具體制備方法為：a、按摩爾比Li：Ti＝(4.2?5)：5稱取鋰的化合物和鈦的化合物；b、將鋰的化合物溶解于醇溶劑中得到溶液A，將鈦的化合物溶解于有機溶劑并加入表面活性劑得到溶液B；c、將溶液A和溶液B混合后經離心分散得到混合液；d、將混合液通過噴霧干燥得到混合物料；e、將混合物料經煅燒后破碎得到納米Li₄Ti₅O₁₂/Li₂TiO₃復合電極材料。

技術領域

本發明涉及一種電極材料，尤其涉及一種納米 Li₄Ti₅O₁₂/Li₂TiO₃復合電極材料及其制備方法，屬于儲能材料技術領域。

背景技術

隨著現代社會的高速發展，超級電容器具有功率密度高、循環壽命長、綠色環保無污染的優點，在眾多的儲能器件中受到廣泛的關注，現已廣泛應用于公共交通、重型機械、便攜式數碼設備產品、智能電網和風電變槳系統等領域。但受制于炭基雙電層儲能原理在能量密度方面的不足，使得超級電容器在主動力電源應用領域受到了極大的限制。

近年來，科研工作者開始研究將鋰離子電池和雙電層超級電容器進行“內部交叉”，通過結合使用雙電層電容器的電極材料與鋰離子電池的電極材料，有效地融合電池和電容技術，得到兼具高能量特性與高功率特性的混合型儲能器件。該類器件能夠有效降低單體的體積與質量，使得儲能系統輕量化、小型化，具有良好的應用前景。

在眾多電池負極材料中，尖晶石型鈦酸鋰以其優良的高安全性和結構穩定性，近年來被認為是最有應用前景的負極材料之一。 Li₄Ti₅O₁₂的相對鋰電極電位為1.55V(vsLi/Li⁺)，理論容量為 175mAh·g^-1。在鋰離子嵌入和脫出的過程中，Li₄Ti₅O₁₂晶體結構能夠保持高度穩定性，晶格常數變化非常小，被稱為“零應變”材料。高倍率特性、長循環壽命等特性，成為了新一代高比能型超級電容器的重點研發材料。

但是，由于Li₄Ti₅O₁₂材料本征電子電導率極低(10^-9S/cm)，大電流放電容易產生較大極化、容量衰減快、倍率性能差，從而導致實際應用過程難以滿足超級電容器的高功率、長壽命等特性要求。為了解決這一缺陷，中國發明專利(公開號：CN103390746A)提供了一種提高鋰離子電池負極材料鈦酸鋰性能的方法，該方法將一定比例的鋰源和鈦源進行球磨混料，混料后得到前驅體粉末置于高溫爐中燒結，即可得到兩相共存的鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂-Li₂TiO₃)復合材料，成功實現了一種適于生產的制備高倍率性能、高循環壽命鋰離子負極材料鈦酸鋰的制備方法。但是，該專利混合過程屬于固- 固混合，鋰源與鈦源之間不能分子級均勻混合，最終使得復合材料之間的均一性不能得到保障。同時，該專利中所得材料為微米級尺寸，且顆粒間屬于無定型結構，因此難以制備出高電極密度的電極材料。此外，該專利中鋰源和鈦源之間也沒有進行化學計量比的設定，最終容易造成復合材料要么容量低、倍率高，要么容量高、倍率低的不良現象。

發明內容