[发明专利]一种锂钛氧化物材料Li2Ti3O7的制备方法

说明书

本发明属于电化学储能领域，涉及一种锂钛氧化物材料Li₂Ti₃O₇的制备方法，其特征在于以钠钛氧化物、钾钛氧化物前驱体为原料，通过离子置换、洗涤、干燥等方法，合成对应的锂钛氧化物，该方法具有工艺流程简单、原材料价格低廉、制备成本低、便于工业生产等特点，而且通过该方法制备的材料晶体结构能够稳定、离子电导率和电子电导率高、离子迁移和扩散势垒低速度快，非常适合快速充电的锂离子电池。

技术领域

本发明属于电化学储能领域，涉及一种高电压高容量锂钛氧化物材料Li₂Ti₃O₇的制备方法。

背景技术

随着国家新能源政策的推广，我国电动汽车、电动公交车、电动大巴以及混合动力等车辆的产销量呈现告诉增长的态势。和传统的燃油车相比，电动汽车在CO₂排放、使用成本、整车复杂程度、用车体验等方面，具有显著的优势。但是电动汽车也有明显的不足，比如充电速度慢等。传统锂离子电池的负极材料为碳基负极材料，无论是石墨材料、中间相碳微球材料、还是硅碳复合材料，其嵌锂电位均非常低(0.1V-0.4V)，非常接近锂离子的析出电位(0V)，所以此类材料无法进行低温充电和较大倍率充电，充电速度慢的问题无法得到有效的解决。

钛酸锂电池由于低温性能好、耐过充过放的能力强、充电速度快、循环性能优异、自放电低等优点，使其广泛用于汽车启动电源、混动型电动汽车、大型公交车、大巴车、调频储能和玩具等消费类电池领域。

典型的钛酸锂尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂是一种“零应变”插入材料，它以优良的循环性能和极其稳定的结构而广受关注，目前在美国、日本等国可以批量生产；另一典型的钛酸锂针铁矿型Li₂Ti₃O₇具有良好的循环性能和低偏振性，但国内外对其研究处于起步阶段，已知通常采用传统固相法、微波固相法(MSSR)、传统水热法(THTM)、微波水热法(MHTM)四种方法合成(参见硕士论文“锂电池负极材料Li₄Ti₅O₁₂与Li₂Ti₃O₇的合成及表征”)，上述方法均需高温煅烧获得Li₂Ti₃O₇，本发明尝试用新方法合成Li₂Ti₃O₇，并研究其用作锂离子电池负极材料的可行性。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种锂钛氧化物负极材料Li₂Ti₃O₇的制备方法，该方法以钠钛氧化物、钾钛氧化物前驱体为原料，通过离子置换、洗涤、干燥等方法，合成对应的锂钛氧化物。

具体的，本发明公开了一种锂钛氧化合物Li₂Ti₃O₇的制备方法，其特征在于：将锂钛氧化物的前驱体分散在锂盐溶液中，通过加热搅拌的方法进行离子置换后，洗涤干燥，重复以上动作1-5次(优选为2次)得到锂钛氧化物负极材料Li₂Ti₃O₇。

其中：