[发明专利]一种偏钛酸锂包覆钛酸锂电极材料方法

说明书

本发明公开了一种偏钛酸锂包覆钛酸锂电极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将醇类和钛源混合，搅拌，然后向其中加入阳离子表面活性剂，得A品；(2)将锂源溶于水中搅拌，得B品；(3)将A品加入B品中，得到前驱体溶液C品；C品烘干后得到前驱体粉末D品；(4)将D在保护气氛下进行焙烧，然后在空气条件下退火，得偏钛酸锂化学包覆的钛酸锂负极材料。本发明制得的钛酸锂负极材料具有大倍率下容量高，循环稳定性好的特点。

技术领域

本发明涉及一种钛酸锂负极材料的制备方法，特别是一种偏钛酸锂化学包覆钛酸锂负极材料的制备方法。

背景技术

化石燃料是交通用能源系统的主要来源，随着人类社会的快速发展，不可再生能源的不断消耗所带来的能源危机及由此产生的环境污染称为两大全球性问题。大力发展和推广低排放的可再生清洁新能源汽车尤为迫切。

锂离子电池作为新一代的高性能电源，相较于传统的铅酸、镍镉、镍氢电池，其具有比能量大、平均工作电压高、环境污染小等优点，其作为动力电池和储能电池在混合动力电动汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)中的表现非常出色。

商业化的锂金属负极和石墨负极由于其嵌锂电位低，在使用过程中容易形成锂枝晶造成电池短路爆炸，且石墨负极在循环过程中，容易使石墨层剥落，致使容量衰减。因此，锂离子电池负极材料研究的进展是制约锂电池发展的主要因素。

尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂由于其相对高的锂化电压平台在1.55V(vsLi⁺/Li)左右,可以有效地抑制锂枝晶的形成，在极高的充放电速率下几乎无镀锂反应发生，提高了在充放电过程中的安全性能。其在充放电过程中结构几乎无任何变化被称为“零应变”材料，使LTO表现出优异的循环性能和良好的快充及长寿命储能等优势。但其理论比容量较低，仅为175mAh·g^-1。同时，低的电子电导率和锂离子扩散系数，导致其在大电流放电条件下存在容量衰减快，倍率性能差的缺陷。因此，本申请从提高钛酸锂材料在大倍率下的容量和循环稳定性入手，对钛酸锂材料进行改性，在产业化上具有强烈需求且具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于，一种偏钛酸锂包覆钛酸锂负极材料的制备方法。本发明制得的偏钛酸锂包覆的钛酸锂负极材料具有大倍率下容量高，循环稳定性好的特点，可用于大功率锂离子电池。

本发明的技术方案：一种偏钛酸锂包覆钛酸锂电极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将醇类和钛源混合，搅拌，然后向其中加入阳离子表面活性剂，得A品；

(2)将锂源溶于水中搅拌，得B品；

(3)将A品加入B品中，得到前驱体溶液C品；C品烘干后得到前驱体粉末D品；

(4)将D在保护气氛下进行焙烧，然后在空气条件下退火，得偏钛酸锂化学包覆的钛酸锂负极材料。

前述的偏钛酸锂包覆钛酸锂电极材料的制备方法，所述阳离子表面活性剂为季铵盐型阳离子表面活性剂。

前述的偏钛酸锂包覆钛酸锂电极材料的制备方法，步骤(1)所述钛源为钛酸酯或钛盐。

前述的偏钛酸锂包覆钛酸锂电极材料的制备方法，步骤(1)中所述醇类和钛源的体积比为8-16:1。

前述的偏钛酸锂包覆钛酸锂电极材料的制备方法，所述A品中阳离子表面活性剂的浓度为6.0×10^-4mol/L-1.0×10^-2mol/L。

前述的偏钛酸锂包覆钛酸锂电极材料的制备方法，步骤(2)中所述锂源为锂盐或锂的氢氧化物。

前述的偏钛酸锂包覆钛酸锂电极材料的制备方法，所述C品中，钛与锂的摩尔比为8.05-9.05:1。