[发明专利]一种类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料领域，具体涉及一种类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的制备方法。

背景技术

目前中小汽车的主要动力来源还是靠燃烧汽油，随着石油资源的枯竭和环境的日益恶化，人们迫切的需要找到一种绿色能源来替代，锂离子动力电池则是较理想的替代品。

现在的锂离子电池电极材料正极材料主要为LiCoO₂，但是，钴是战略资源，价格昂贵，且LiCoO₂正极材料还有容易爆炸，安全性较差等缺点，目前LiFePO₄和LiMn₂O₄等电极材料解决了这个问题。然而，负极的安全性则往往被人们忽视，目前锂离子电池负极材料主要是碳材料，虽然碳负极材料早已商业化，但是由于碳对金属锂的电位较低，如石墨只有0.2V，在充放电过程中容易析出金属锂产生锂枝晶，穿刺隔膜造成锂电池短路，尤其在大倍率充放电过程中，安全隐患更加严重。同时，石墨负极材料还存在溶剂共嵌的问题，造成大倍率充放电循环性能较差。钛酸锂负极材料则可弥补碳材料的上述缺点，它的电压平台较高为1.55V，同时支持大倍率充放电和具有优越的循环性能，这使之引起了人们广泛的关注。

但是和LiFePO₄等电极材料一样，钛酸锂也存在电子导电率低的问题，这直接制约了其大倍率充放电的性能。石墨烯具有良好的导电率，故将石墨烯与钛酸锂复合得到导电率较好的类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料，改善了负极材料充放电的性能。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的制备方法，旨在解决钛酸锂导电率差的问题，提高充放电的循环性能。

本发明的技术方案如下：

一种类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的制备方法，其中，包括以下步骤:

S100、将丙烯腈低聚物溶于溶剂中，配成丙烯腈低聚物溶液；

S200、在搅拌条件下，将丙烯腈低聚物溶液和钛酸锂前驱体粉末混合均匀，同时蒸发溶剂，得到前躯体粉末；

S300、在惰性气体保护下，将前驱体粉末加热至700℃以上保温1~20小时。

所述的类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的制备方法，其中，所述钛酸锂前驱体粉末中的锂源为醋酸锂、硫酸锂、草酸锂、碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂、磷酸锂、硝酸锂或硫化锂，钛源为钛酸四丁酯、锐钛型的二氧化钛、金红石型二氧化钛、钛酸、异丙醇钛或草酸氧钛。

所述的类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的制备方法，其中，所述钛酸锂前驱体粉末的锂源与钛源中的Li与Ti的摩尔比为0.8~0.88：1。

所述的类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的制备方法，其中，所述丙烯腈低聚物与钛酸锂前驱体粉末的质量比为0.05~1:1。

所述的类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的制备方法，其中，所述丙烯腈低聚物的相对分子量为106~10000，所述溶剂为水、甲醇或乙醇，所述丙烯腈低聚物溶液浓度为0.1%~100%。

所述的类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的制备方法，其中，所述惰性气体为氮气、氩气或二氧化碳。

所述的类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的制备方法，其中，所述步骤S200中将前驱体粉末加热至700℃~1000℃。

所述的类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的制备方法，其中，步骤S100中蒸发溶剂后还包括以下步骤：

100℃条件下烘干，200目过筛。

有益效果：本发明方法制得的类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料在0.1C倍率下首次放电比容量达到174.7mAh/g，充放电50圈，放电比容量有167 mAh/g，循环效率高达97.7%，该负极材料比容量高，循环性能好，可广泛应用于各种锂离子电池。同时，本发明的制备方法成本低廉、工艺简单，适合于大规模的工业化生产。 

附图说明

图1为使用本发明制备方法获得的类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的扫描电镜图。

图2为使用本发明制备方法获得的类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的XRD图。

具体实施方式