[發明專利]一種鈦酸鋰復合負極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910168470.1
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109768264B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 唐誼平;沈康;侯廣亞;鄭國渠
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/485;H01M4/58;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及鋰電池負極材料領域，尤其涉及一種鈦酸鋰復合負極材料的制備方法。所述制備方法包括：1)將乳糖粉末加入至鈦酸四丁酯中靜置吸附并加入所配制檸檬酸的醇溶液和醋酸鋰的醇溶液，再加入醋酸鋰的醇溶液，得到預溶液；2)對預溶液進行反應攪拌一段時間，反應攪拌結束后旋蒸去除多余的醇溶劑，至形成溶膠狀后超聲震蕩使乳糖粉末均勻分散，得到懸濁溶膠；3)將懸濁溶膠涂覆于負極材料基體表面，真空干燥后再置于水中靜置一段時間，再進行第二次的真空干燥，最后置于保護氣氛下進行煅燒，即得到鈦酸鋰復合負極材料。本發明采用乳糖粉末作為模板時，其方便去除、利于回收再利用，并且所制得的鈦酸鋰微球具有高穩定性和高比表面積的優點。

技術領域

本發明涉及鋰電池負極材料領域，尤其涉及一種鈦酸鋰復合負極材料的制備方法。

背景技術

近年來，鋰離子電池技術發展迅猛，已廣泛的應用于筆記本電腦、移動電話、照相機及其他便攜式電器上，也是今后電動汽車和儲能器件的首選。

尖晶石Li₄Ti₅O₁₂是一種“零應變”插入材料，它以優良的循環性能和極其穩定的結構在鋰離子電池負極材料中受到廣泛關注。盡管Li₄Ti₅O₁₂的理論容量只有175 mAh/g，但由于其可逆鋰離子脫嵌比例接近100%，故其實際容量一般保持在150～160 mAh/g。相對于石墨等碳材料來說，Li₄Ti₅O₁₂具有安全性好、可靠性高和壽命長等優點，因此在超級電容器、儲能電池等方面有廣泛的應用和巨大的價值。

然而，Li₄Ti₅O₁₂也存在諸如高電位帶來電池的低電壓、導電性差(固有電導率為10^-9 S/cm)、大電流放電易產生較大極化等問題。目前常用于改善Li₄Ti₅O₁₂高倍率充放電性能的途徑主要有：摻雜改性、減小顆粒粒徑、改變電極材料的形貌結構。

在Li₄Ti₅O₁₂的制備過程中如固相反應法、水熱法等(Chem. Mater., 2010, 2, 9:2857-2863; J. Power Sources, 2018, 374:97-106；CN103022462A,2013-04-03. )，加入含摻雜的金屬元素包括鐵、鎳、鉻、錫、鎢等，但這些方法燒結溫度很高，制備工藝復雜。電極材料納米化雖然能明顯改善其高倍率性能，可是納米尺度的微粒熱力學穩定性低，易于聚集，給材料的合成和應用帶來了困難（CN106602053A,2017-04-26；CN106340636A,2017-01-18；CN107742718A,2018-02-27）。

發明內容

為解決現有的鈦酸鋰負極材料的制備工藝復雜，且在制備過程中需要進行高溫燒結，而高溫燒結極易對鈦酸鋰負極材料的微觀結構造成不可逆損壞的問題，本發明提供了一種鈦酸鋰復合負極材料的制備方法。本發明具有以下目的：其一，要實現對鈦酸鋰負極材料的制備工藝進行改進，使制備過程更加簡單、方便、易實施的目的；其二，采用較低的燒結溫度，避免過高溫度的燒結對鈦酸鋰負極材料的微觀結構造成損壞，實現保護其結構完整性的目的；其三，利用特殊模板，使得制備過程更加精簡和環保，并在一定程度上降低制備成本。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案。

一種鈦酸鋰復合負極材料的制備方法，所述制備方法包括以下制備步驟：

1）將乳糖粉末加入至鈦酸四丁酯中靜置吸附，配制檸檬酸的醇溶液和醋酸鋰的醇溶液，對吸附有鈦酸四丁酯的乳糖粉末進行過濾并加入至檸檬酸的醇溶液中，攪拌分散均勻后加入醋酸鋰的醇溶液，得到預溶液；