[發明專利]一種具有多級碳包覆網絡結構的鈦酸鋰負極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910042451.4
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109786705A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 張軍峰;侯士峰;徐繼正;臺利芝;劉夢瑤
• 申請（專利權）人: 禹城貝爾新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
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• 代理人: 暫無信息

1.一種具有多級碳包覆網絡結構的鈦酸鋰負極材料的制備方法，其特征在于，步驟包括:

（1）將鈦酸四丁酯、無水乙醇、新型導電碳材料以及輔助添加劑混合均勻，得乙醇分散液；

（2）劇烈攪拌下，優選攪拌轉速500-1000 rpm，向步驟（1）分散液中加入水，優選去離子水，得到懸浮乳液；

（3）將步驟（2）的懸浮乳液加熱，進行水熱反應；

（4）將步驟（3）反應體系真空過濾，過濾得到的沉淀物用無水乙醇洗滌，干燥，形成納米級原位摻雜新型導電碳材料的二氧化鈦前驅體；

（5）將鋰鹽和步驟（4）的二氧化鈦前驅體混合，加入溶劑后球磨混勻，然后干燥，壓塊，進行第一次煅燒處理，得到第一次煅燒產物；

（6）將第一次煅燒產物粉碎，然后與有機碳源、溶劑混合，球磨混勻，然后干燥，壓塊，再進行第二次煅燒處理，得到第二次煅燒產物；

（7）將第二次煅燒產物粉碎過篩，得到具有多級碳包覆網絡結構的鈦酸鋰負極材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述鈦酸四丁酯、新型導電碳材料、無水乙醇、輔助添加劑的體積比為(10-20):(10-50):(100-500):(5-50)；和/或

所述新型導電碳材料選自氧化石墨烯、碳納米管和科琴黑中一種或幾種的混合，所述氧化石墨烯和碳納米管均優選采用其乙醇分散液，分散濃度優選為1-5 mg/mL，所述科琴黑優選為科琴黑粉末，粒度優選為20-50 nm；優選地，所述新型導電碳材料為氧化石墨烯和/或碳納米管，最優選氧化石墨烯和碳納米管的混合，氧化石墨烯與碳納米管質量比優選范圍為1：（0.2-5）；其中，所述氧化石墨烯優選片層厚度為1-20 nm，片層直徑為2-10 μm，其中，所述碳納米管優選管徑為5-30 nm，管長為10-50 μm；和/或

所述的輔助添加劑為醋酸、硝酸和聚乙二醇中的一種或幾種。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：步驟（2）中所述去離子水與鈦酸四丁酯的體積比為(10-20):(100-500)；和/或

步驟（3）中所述水熱反應，溫度為60-180℃，優選為100-150℃，時間為2-36 h，優選為6-16h。

4.根據權利要求1-3任一項所述的制備方法，其特征在于：步驟（5）中所述鋰鹽和二氧化鈦前驅體的摩爾比為（4-4.4）:5，以鋰鹽中Li元素的摩爾量與二氧化鈦前驅體中Ti元素的摩爾量計；和/或

所述的鋰鹽為氫氧化鋰或碳酸鋰；和/或

所述溶劑為去離子水、無水乙醇、丙酮中的一種或幾種；和/或

所述煅燒溫度為200-450 ℃，保溫時間為1-12 h，升溫速率為2-11 ℃/min。

5.根據權利要求1-4任一項所述的制備方法，其特征在于：步驟（5）和步驟（6）中，所述球磨時間為1-12 h，球磨轉速為200-500 rpm；和/或

步驟（5）和步驟（6）中，所述壓塊操作，其采用的粉末壓片機壓力為10-30 Mpa（表壓），時間為1-10min，優選加壓3-10 min；壓塊形狀優選薄塊狀，薄塊厚度0.5-3 cm。

6.根據權利要求1-5任一項所述的制備方法，其特征在于：步驟（6）中，所述第一次煅燒產物與有機碳源的質量比為（10-50）：1；和/或

所述有機碳源為葡萄糖、蔗糖或淀粉中的至少一種；和/或

所述溶劑為去離子水、無水乙醇、丙酮中的一種或幾種；和/或

所述第二次煅燒溫度為500-850 ℃，保溫時間為1-12 h，升溫速率為2-11℃/min。

7.根據權利要求1-6任一項所述的制備方法，其特征在于：步驟（7）中的過篩，篩網目數為150-400目。

8.一種具有多級碳包覆網絡結構的鈦酸鋰負極材料，其特征在于：由上述權利要求1-7任一項所述方法制備得到。