[发明专利]一种钛酸锂/硫化铜纳米复合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种钛酸锂/硫化铜纳米复合物的制备方法，方法为：将Li₄Ti₅O₁₂与CuS充分混合，得到混合物a；将混合物a加入至N‑甲基吡咯烷酮溶液中，搅拌速度为50‑300r/min，搅拌3‑8h，得到混合物b；将混合物b进行抽滤，得到粉末c；将粉末c在30‑60℃温度下，干燥1‑3h，得到Li₄Ti₅O₁₂/CuS纳米复合物。制得的纳米复合物作为锂电池负极材料，钛酸锂/硫化铜纳米复合物具有大量晶界和结构缺陷，一方面可以提升钛酸锂材料的本征电导率，而且可以依靠晶界来提高比容量；另一方面纳米复合物内部的晶界还可以为电子和Li⁺传输提供通道，提升锂离子扩散系数。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种钛酸锂/硫化铜纳米复合物的制备方法。

背景技术

锂离子电池以其循环寿命长、工作电压高、能量密度高、安全性能好和绿色环保等优点，从而成为了当前最具有市场前景的化学能源之一。伴随着当前各国对燃油车禁售政策的陆续出台，各个国家对研发新能源车用锂电池领域不断探索、不断完善，未来研发高安全性的锂电池负极材料必将成为重要课题。

钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)负极材料以其各种优点而得到追捧，如材料结构在电化学反应过程中零应变以及高的可以抑制产生锂枝晶的嵌锂电位(～1.55V)。从而满足了电动车对高安全性、长循环寿命和快充方面的需求。然而，因为其自身较低的本征电导率和较低的锂离子扩散系数，从而限制了其在高倍率、长寿命动力型锂电池领域的应用。目前，比较普遍的方法来提高锂离子扩散系数和电子电导率的措施是：减小材料粒径、杂原子掺杂和材料表面包覆导电剂。但是，这些措施在钛酸锂材料改性方面仍具有一定局限性，如碳包覆会降低基体材料的能量密度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钛酸锂/硫化铜纳米复合物的制备方法；制备的Li₄Ti₅O₁₂/CuS纳米复合物作为锂电池负极材料，一方面可以提升钛酸锂材料的本征电导率，而且还可以依靠晶界来提高比容量；另一方面，Li₄Ti₅O₁₂/CuS内部的晶界还可以为电子和Li⁺传输提供通道，提升了锂离子扩散系数。

一种钛酸锂/硫化铜纳米复合物的制备方法，方法为：

将Li₄Ti₅O₁₂与CuS充分混合，得到混合物a；

将混合物a加入至N-甲基吡咯烷酮溶液中，搅拌速度为50-300r/min，搅拌3-8h，得到混合物b；

将混合物b进行抽滤，得到粉末c；

将粉末c在30-60℃温度下，干燥1-3h，得到Li₄Ti₅O₁₂/CuS纳米复合物。

优选地，所述Li₄Ti₅O₁₂与CuS的质量比为(2-10)：(20-50)。

优选地，所述Li₄Ti₅O₁₂为通过水热反应制得。

优选地，所述Li₄Ti₅O₁₂的制备方法为：