[发明专利]一种钛酸锂材料及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种改性钛酸锂材料，由钛酸锂粉末与氟化石墨烯和/或氟化石墨按质量比为100:1～1:4混合而成。作为电极材料用于钛酸锂电池或钛酸锂电容器中使用。有效抑制了钛酸锂电池胀气问题。

技术领域

本发明涉及电化学储能领域，具体地说，涉及的是钛酸锂电池以及钛酸锂电容器。

背景技术

尖晶石型钛酸锂(LTO)，由于在充放电过程中基本上不发生形变，被称为为零应变电极材料。具有很好的应用前景。LTO的优势主要体现在以下方面：1、LTO具有较大的锂离子固体扩散系数，具有优异的快速充电快速放电的性能(5分钟80％DOD)；2、和石墨等负极相比LTO具有很好低温性能；3、安全性好。不会出现石墨等负极的析锂枝晶等安全隐患。4、优异的循环性能。综上，由于钛酸锂材料具有优异的结构稳定性和安全性能，因此被认为是一种动力锂电池和混合电容器的优良的负极材料，在电动车以及大规模储能方面具有广阔的应用前景。

但是至今没有实现成熟的产业化发展，主要原因是钛酸锂电池在充放电循环及储存过程中存在“气胀问题”，即电池内部不断产生气体，造成电池性能急剧下降，这是制约实际应用的最大障碍，且已成为业界共识。只有解决掉胀气问题，钛酸锂电池才能真正实用化。

发明内容

为解决上述提到的主要技术问题，提供一种具有很好抑制胀气功能的钛酸锂以及制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案是，制备含有氟化石墨烯(或者氟化石墨)的钛酸锂材料，实现氟化石墨烯(或者氟化石墨)对钛酸锂保护，抑制胀气。

由钛酸锂粉末与氟化石墨烯和/或氟化石墨按质量比为100:1～1:4混合而成。

所述钛酸锂粉末与氟化石墨烯和/或氟化石墨的质量比是20:1～1:2。

所述钛酸锂粉末为钛酸锂、掺杂钛酸锂中的一种或者两种混合；钛酸锂粉末的粒度为0.02微米-100微米；

掺杂钛酸锂中掺杂物元素为铝、硼、钾、锰、镍、铁红一种或两种以上，掺杂量0.01wt％-10wt％。

所述的氟化石墨烯或者氟化石墨的氟炭比为0.3-1.3，其中较优的是0.6-1.2，最优的是0.8-1.1。

所述钛酸锂材料的制备方法是将钛酸锂粉末，以及氟化石墨烯和/或氟化石墨，放入溶剂中，超声分散0.1-12小时，离心，除去上清液，将沉淀在70度-120度真空干燥，即得到钛酸锂材料。

所述的超声频率设置为20-50KHZ。

所述的溶剂为丙酮、乙醇、异丙醇、甲酸、乙酸、丁醇中的一种或者两种以上的混合物；优选的是丙酮、乙醇中的一种或者两种。

钛酸锂粉末于溶剂中的质量比1％-50％。

所述钛酸锂材料作为电极材料用于钛酸锂电池或钛酸锂电容器中使用。本发明的有益效果

在超声过程中，实现了氟化石墨烯(或者氟化石墨)与钛酸锂有效复合，氟化石墨表面的氟与钛酸锂的羟基形成氢键，使钛酸锂表面钝化，进而抑制钛酸锂胀气。

具体实施方式

实施例1、

将粒度为10微米的钛酸锂粉末10g、氟化石墨烯5g，放入100ml无水乙醇中，超声分散10小时，离心，除去上清液，将沉淀在100度真空干燥，即得到含有氟化石墨烯的钛酸锂材料。

实施例2、

将粒度为20微米的钛酸锂粉末10g、氟化石墨4g，放入100ml丙酮中，超声分散12小时，离心，除去上清液，将沉淀在80度真空干燥，即得到含有氟化石墨烯的钛酸锂材料。

实施例3、