[發明專利]一種基于鈦酸鋰包覆石墨復合材料的鋰離子電池負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201910154566.2
• 申請日: 2019-03-01
• 公開（公告）號: CN109888229A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 盧錫洪;周麗君;鄭惠民;安昫
• 申請（專利權）人: 中山市華舜科技有限責任公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/587;H01M10/0525;H01M4/1391;H01M4/1393
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 吳偉文

本發明提供一種基于鈦酸鋰包覆石墨復合材料的鋰離子電池負極材料的制備方法，本發明利用原子層沉積技術，以鈦源和水蒸氣為前體原料，Ar為載體和凈化氣體，在100～180℃條件下，經過150～300個沉積周期后，于石墨表面形成TiO₂薄膜，得到石墨/TiO₂，將石墨/TiO₂、鋰源和蒸餾水混合均勻，在150～200℃下水熱反應5～15h，離心，清洗，烘干，得到所述鈦酸鋰包覆石墨復合材料，本發明制備方法能耗低，原料簡便易取，操作簡單，易于實現，不僅能夠保護石墨負極不被破壞，還有利于提高界面的鋰離子轉移速率，從而提高其大倍率充放電性能和循環穩定性，具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池材料技術領域，尤其是一種基于鈦酸鋰包覆石墨復合材料的鋰離子電池負極材料的制備方法。

背景技術

目前，商業鋰離子電池大多采用石墨等碳系材料用作負極，其具有儲量豐富、成本低、電極電勢低(0.01～0.2V)、導電性高(約1.6×10⁷S m^-1)、理論容量高(約372mAh g^-1)以及循環穩定等優點；但是石墨自身存在的不可逆容量損失、安全性能以及循環性能差等缺陷，均影響了鋰離子電池的性能提高，因此，尋找合適的負極材料是目前鋰離子電池領域的研究方向之一。

鈦酸鋰負極材料具有良好的電化學性能和安全性能，符合鋰離子動力電池向高功率、高倍率發展的方向，因此具有良好的應用前景。但是鈦酸鋰本身也有一些性能缺陷，影響其商業應用，主要表現在：1、理論比容量較低；2、電子電導率不夠理想，需要改善；3、高溫性能較差等。

為了改善其性能，研究人員進行了大量的工作，公開號為CN101944590A的中國專利提供了一種碳包覆鈦酸鋰的制備方法，通過長鏈型脂肪羧酸與鈦酸鋰表面配位，在非氧化性氣體的保護下形成均勻的碳包覆層，提高了鈦酸鋰材料的高倍率性能和高溫性能。但是，該種制備方法獲得材料其鈦酸鋰表面的包覆層緊密度較差，材料之間的接觸電阻較高。同時，由于該材料在制備時需要在還原性氣氛中高溫煅燒，因此鈦酸鋰中的Ti⁴⁺易被還原。

中國專利CN104852035A公開了一種氧化鋁包覆的鈦酸鋰的制備方法，包括以下步驟：(1)將鋁鹽、鈦酸鋰、第一醇類溶劑和分散劑混合反應，真空干燥，得到鋁鹽包覆的鈦酸鋰前驅體。(2)將鋁鹽包覆的鈦酸鋰前驅體燒結冷卻，得到制備的氧化鋁包覆的鈦酸鋰。所制備的材料降低了鈦酸鋰的吸水性，并降低了Ti-O鍵對電解液的分解作用，使得其在過電位的情況下也不會與電解液反應，從而改善了鈦酸鋰電池的脹氣問題。

中國專利CN 104953107A公開了一種高振實密度鈦酸鋰負極材料的制備方法，該方法按一定的比例稱取鋰源和鈦源，以去離子水為介質，攪拌均勻后經噴霧干燥，再經過高溫燒結、濕法球磨、二次噴霧干燥和二次高溫燒結和篩分制得。該方法制備的鈦酸鋰顆粒為球形，具有結構結實，分散性好的特點。

中國專利CN 104733720A公開了一種改性鈦酸鋰負極材料的制備方法，包括以下工藝步驟：(1)鈦酸鋰的制備；(2)將鈦酸鋰、環氧樹脂、納米二氧化硅混合成均勻漿體；(3)通過噴霧干燥得到鈦酸鋰粉體；(4)將上一步得到的粉體在惰性氣體保護下，經過高溫處理得到改性鈦酸鋰負極材料。但是上述現有技術普遍存在的缺點是：制備出的鈦酸鋰電極材料的電導率依然偏低，倍率性能不佳。因此，開發性能更加優異的鈦酸鋰電極材料成為人們關注的焦點。石墨烯是構成其他石墨材料的基本單元，具有高的導電率、比表面積、結構彈性和化學穩定性的特點，受到科研人員的關注。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于鈦酸鋰包覆石墨復合材料的鋰離子電池負極材料的制備方法。

本發明的技術方案為：一種基于鈦酸鋰包覆石墨復合材料的鋰離子電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：