[发明专利]用于制备锂钛尖晶石的方法及其用途

权利要求书

1.复合氧化物，其为如下各组分的均匀混合物：x重量份Li₂TiO₃、y重量份TiO₂、z重量份Li₂CO₃和/或氢氧化锂、u重量份碳源和任选v重量份过渡或主族金属化合物和/或含硫化合物，其中Li₂TiO₃以其立方晶体结构存在，其中x为2-3的数，y为3-4的数，z为0.001-1的数，u为0.05-1的数且0≤v≤0.1，且过渡或主族金属化合物的金属选自Al、Mg、Ga、Fe、Co、Sc、Y、Mn、Ni、Cr、V或它们的混合物。

2.制备根据权利要求1的复合氧化物的方法，包括如下步骤：

a)提供锂源的水溶液；

b)在120-180℃的温度下通过添加固体TiO₂和碳源使所述水溶液反应，从而形成淤浆；和

c)喷雾干燥所述淤浆并收集复合氧化物，

其中步骤b)中获得的淤浆直接供应至步骤c)，和其中应用过量的锂源。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于锂源包含氢氧化锂。

4.根据权利要求2的方法，其特征在于碳源选自单质碳或碳前体。

5.根据权利要求2的方法，其特征在于所述反应进行1-20小时。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于所述反应进行5-15小时。

7.根据权利要求2的方法，其中在步骤b)之前或期间，添加包含Al、Mg、Ga、Fe、Co、Sc、Y、Mn、Ni、Cr、V的过渡或主族金属化合物或含硫化合物或它们的混合物。

8.根据权利要求1的复合氧化物在用于制备纯相的经掺杂或未经掺杂的钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂的方法中的用途，其中将所述复合氧化物在≤780℃的温度下烧结。

9.根据权利要求8的用途，其特征在于烧结时间为1-15小时。

10.通过在≤780℃的温度下烧结权利要求1的复合氧化物获得的纯相的经掺杂或未经掺杂的钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂的组合物，所述纯相的经掺杂或未经掺杂的钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂的组合物呈包含初级粒子的次级附聚物和初级粒子的粒子形式，其中所述初级粒子以占所述组合物的1-40体积％的量存在，且所述次级附聚物以99-60体积％的量存在，其中所述组合物具有单峰粒度分布。

11.根据权利要求10的纯相的经掺杂或未经掺杂的钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂的组合物，其中所述初级粒子以1-5体积％的量存在且所述次级附聚物以99-95体积％的量存在。

12.根据权利要求10或11的纯相的经掺杂或未经掺杂的钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂的组合物，其中所述组合物具有单峰粒度分布，其中次级附聚物D₁₀值与D₉₀值之间的差距为8-30μm。

13.根据权利要求10-12任一项的组合物作为二次锂离子电池的活性阳极材料的用途。

14.二次锂离子电池，其包含阳极和阴极以及电解质，其中阳极包含根据权利要求10-12任一项的组合物。

15.根据权利要求14的电池，其中阳极具有160Ah/kg的充/放电比电容。