[发明专利]钛酸锂负极材料的制备方法及采用该方法制备得到的钛酸锂负极材料

说明书

本发明属于储能研究领域，特别涉及一种钛酸锂负极材料及其制备方法，所述钛酸锂负极材料包括核结构和壳结构，所述壳结构均匀包覆于所述核结构表面，所述壳结构厚度为h，h≤100nm。所述钛酸锂负极材料制备方法包括：步骤1，配制含有石墨烯的包覆层浆料，喷雾进入包覆室，并使得形成的颗粒带有电荷，且每个颗粒的带电量为Q1；步骤2，将核结构组分喷入包覆室，并使得其表面带有与步骤1所述颗粒相反的电荷，且每个颗粒的带电量为Q2；步骤3，包覆反应：调节包覆室内的气流，使得步骤1的颗粒均匀的包覆于步骤2所述的核结构表面；步骤4，进行后处理得到成品钛酸锂颗粒；从而制的性能优良的钛酸锂负极材料。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，特别涉及一种钛酸锂负极材料的制备方法及采用该方法制备得到的钛酸锂负极材料。

背景技术

锂离子电池以其快速充放电、低温性能好、比能量大、自放电率小、体积小、重量轻等优势，自其诞生以来，便给储能领域带来了革命性的变化，被广泛应用于各种便携式电子设备和电动汽车中。然而随着人们生活水平的提高，更高的用户体验对锂离子电池提出了更高的要求：更加快速的充放电(比如5C甚至10C)、更广阔的温度范围(比如零下三十摄氏度)内使用等；为了解决上述问题必须寻找新的性能更加优异的电极材料。

目前商业化的锂离子电池负极材料主要为石墨，但因其充放电速度慢(一般充放电速度在1C以内)，且低温性能较差(使用温度一般在-10℃以上)，已不能满足用户的迫切需求；因此，更高充放电速度、更宽温度范围内使用的负极材料的开发迫在眉睫。作为锂离子电池负极材料，钛酸锂一直备受关注：其充放电速度可以在10C以上，且-30℃时仍然能够发挥出较为理想的容量，因此是新一代快充负极材料的最优选择之一。

但是由于钛酸锂材料颗粒本身导电性能差、组装成电池后电池的内阻较大，且在充放电过程中，容易产生气体从而影响电池的使用，限制了其更广泛的应用。为了解决上述问题，现有技术主要有钛酸锂颗粒纳米化、或者在钛酸锂负极材料表面进行包覆，在稳定材料结构的同时，还能阻隔钛酸锂材料与电解液直接接触，避免电池在循环过程中产生大量气体；从而在改善电池循环性能的同时，解决钛酸锂电池产气问题。

由于石墨烯材料具有独特的柔性二维平面结构，其本身是一种优良的包覆材料，可以包覆于钛酸锂负极材料的表面。但是石墨烯片层本身反应活性较低，很难均匀有效的包覆在钛酸锂核结构的表面。

有鉴于此，确有必要提出一种钛酸锂负极材料的制备方法及采用该方法制备得到的钛酸锂负极材料，既可发挥出石墨烯的最大优势，又能均有有效的将石墨烯片层包覆于钛酸锂核结构表面，从而制备得到性能优良的钛酸锂负极材料。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供的一种钛酸锂负极材料及其制备方法，所述钛酸锂负极材料包括核结构和壳结构，所述壳结构均匀包覆于所述核结构表面，所述壳结构厚度为h，h≤100nm。所述钛酸锂负极材料制备方法包括：步骤1，配制含有石墨烯的包覆层浆料，喷雾进入包覆室，并使得形成的颗粒带有电荷，且每个颗粒的带电量为Q1；步骤2，将核结构组分喷入包覆室，并使得其表面带有与步骤1所述颗粒相反的电荷，且每个颗粒的带电量为Q2；步骤3，包覆反应：调节包覆室内的气流，使得步骤1的颗粒均匀的包覆于步骤2所述的核结构表面；步骤4，进行后处理得到成品钛酸锂颗粒；制备得到的钛酸锂负极材料具有非常薄的包覆层，因此其对离子传输的阻碍作用较低，得到的钛酸锂材料具有优良的电化学性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钛酸锂负极材料制备方法包括：主要包括如下步骤：

步骤1，配制含有石墨烯的包覆层浆料，喷雾进入包覆室，并使得形成的颗粒带有电荷，且每个颗粒的带电量为Q1；

步骤2，将核结构组分喷入包覆室，并使得其表面带有与步骤1所述颗粒相反的电荷，且每个颗粒的带电量为Q2，所述核结构组分包括钛酸锂颗粒；