[發明專利]一種鋰離子電池復合負極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710449705.5
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107221659B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 伊廷鋒;朱彥榮
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 杜袁成

本發明公開了一種鋰離子電池復合負極材料的制備方法，屬于鋰離子電池技術領域。該鋰離子電池復合負極材料的分子式為：BaNa₂Ti₆O₁₄?aLi_3xLa_2/3?xTiO₃(LLTO)，其中：0.1≤a≤0.4，0.05≤x≤0.15。具體制備步驟是：將鋇源、鈉源和鈦源置于球磨罐中，球磨，然后放于馬弗爐中預燒、冷卻，于球磨機中球磨、過篩，再放入馬弗爐中焙燒、冷卻、球磨，即制得負極材料前驅體；將鋰源、鑭源、鈦源以及負極材料前驅體溶解于有機溶劑中，攪拌，然后轉移到密閉反應釜中保溫、冷卻、抽濾、干燥，將所得混合物放于馬弗爐中焙燒得到BaNa₂Ti₆O₁₄?aLi_3xLa_2/3?xTiO₃(LLTO)復合負極材料。本發明原料來源廣泛，操作簡便、可控性好、重現性高，所得到的材料顆粒較小、粒徑分布均勻、結晶度高，從而在降低材料制備成本的同時，提高了材料的電化學性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種高性能的鋰離子電池復合負極材料。

背景技術

在全球經濟迅猛發展的同時，我們原有的主要能源：石油、煤炭、天然氣等都是不可再生資源，而這些化石能源在消耗的同時也會產生有害氣體，從而導致環境污染越來越嚴重，開發新型能源和環境友好型能源有著至關重要的意義。各種電子設備以及電動汽車、混合動力汽車的發展，對為其提供能量的鋰離子電池提出了更高的要求。鋰離子電池具有輸出電壓高、能量密度和功率密度大、循環壽命長等有點，被公認為最有希望的動力電池。目前商用鋰離子電池負極材料大多采用各種嵌鋰碳/石墨材料，但是，碳材料的嵌鋰電位(0～0.26V)與金屬鋰的沉積電位很接近，當電池過充時，金屬鋰可能會在碳電極表面析出而形成鋰枝晶，枝晶進一步生長，則可能刺穿隔膜，造成正負極相接，從而引起短路；此外，碳材料還存在首次充放電效率低、與電解液發生作用、存在明顯的電壓滯后現象、大電流充放電能力低等缺點。尖晶石型鈦酸鋰Li₄Ti₅O₁₂是一種“零應變”材料，在鋰離子嵌入脫出的過程中晶體結構能夠保持高度的穩定性，而使其具有優良的循環性能和平穩的放電電壓。且具有相對較高的電極電壓(1.55V)，在整個放電過程中不會出現金屬鋰的析出，大大提高了電極材料使用的安全性。但是最大的不足是其電子電導和離子電導較低，從而在大電流充放電時容量衰減快、倍率性能較差。因此，很有必要開發新型的鈦酸鹽負極材料。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種鋰離子電池復合負極材料及其制備方法，以期原料來源廣泛，操作簡便、可控性好、重現性高，所得到的材料顆粒較小、粒徑分布均勻、結晶度高，從而在降低材料制備成本的同時，提高材料的電化學性能。

為了解決以上技術問題，本發明是通過以下技術方案予以實現的。

本發明所制備的鋰離子電池負極材料的化學式為：BaNa₂Ti₆O₁₄-aLi_3xLa_2/3-xTiO₃(LLTO),其中0.1≤a≤0.4，0.05≤x≤0.15，該負極材料是有亞微米級的粒徑，具有較好的電化學性能。

本發明同時提供了上述鋰離子電池復合負極材料的制備方法，具體步驟如下：