一种锂位钠掺杂协同氮掺杂碳包覆改性钛酸钡锂负极材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106848266A(43)申请公布日2017.06.13(21)申请号201710223534.4H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2017.04.07(71)申请人宁波大学地址315211浙江省宁波市江北区风华路818号宁波大学(72)发明人罗明贺舒杰吴瑶瑶杨科张延玉(74)专利代理机构北京华仲龙腾专利代理事务所(普通合伙)11548代理人李静(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/485(2010.01)H01M4/583(2010.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种锂位钠掺杂协同氮掺杂碳包覆改性钛酸钡锂负极材料的制备方法(57)摘要一种锂位钠掺杂协同氮掺杂碳包覆改性钛酸钡锂负极材料，包括以下步骤：取硝酸钡、硝酸锂、乙酸钠、二氧化钛、碳黑球磨混合，接着将所得的粉末在马弗炉中进行烧结，先在650℃下恒温5小时进行预烧以分解盐类，接着再在950℃烧结10小时，自然冷却到室温即可得到锂位钠掺杂钛酸钡锂。接下来，将所得的锂位钠掺杂钛酸钡锂放入瓷舟并置于管式气氛炉中，然后将盛放三聚氰胺的另一个瓷舟也放入管式气氛炉，并置于气流的上游处，用氩气作为保护气，在650℃下处理2小时，自然冷却到室温后，取出产物并研磨成粉，所得产物即为锂位钠掺杂协同氮掺杂碳包覆改性钛酸钡锂负极材料。CN106848266ACN106848266A权利要求书1/1页1.一种锂位钠掺杂协同氮掺杂碳包覆改性钛酸钡锂负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：首先，取0.1摩尔硝酸钡、0.2摩尔硝酸锂、0.01-0.05摩尔乙酸钠、0.6摩尔纳米二氧化钛（6nm）、0.1摩尔碳黑在400转/分钟下球磨混合19小时，置于150℃烘箱烘干后，在玛瑙研钵中研细，接着将粉末在马弗炉中进行烧结，先用2小时从室温升温到650℃，并在该温度下恒温5小时进行预烧以分解盐类，接着再用2小时升温到950℃，并在该温度下保持10小时，自然冷却到室温即可得到锂位钠掺杂钛酸钡锂；接下来，将所得的锂位钠掺杂钛酸钡锂放入瓷舟并置于管式气氛炉中，然后将盛放三聚氰胺的另一个瓷舟也放入管式气氛炉，并置于气流的上游处，用氩气作为保护气，用2小时从室温升温到650℃，并在该温度下保温2小时，自然冷却到室温后，取出产物并研磨成粉，所得产物即为锂位钠掺杂协同氮掺杂碳包覆改性钛酸钡锂负极材料。2CN106848266A说明书1/3页一种锂位钠掺杂协同氮掺杂碳包覆改性钛酸钡锂负极材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种锂离子电池的钛酸钡锂负极材料，尤其是涉及一种锂位钠掺杂协同氮掺杂碳包覆改性钛酸钡锂负极材料的制备方法。背景技术[0002]近年来我国相继出台新能源汽车支持政策，体现了国家对新能源汽车特别是电动汽车发展的重视。然而，我国大部分电动汽车配备的都是铅酸电池，这类电池比能量低、寿命短，往往使用一年之后电池就需要报废更新，并且电池中所含的铅、镉等重金属和硫酸对环境有严重危害性，而且这类电池的回收技术难度大，目前的回收工作处于停滞状态。因此，需要发展新型动力电池。[0003]在各类化学动力电源之中，动力锂电池因其具有高工作电位、高比能量和循环寿命长等优点而被认为是最有发展潜力的新型能源储存装置，目前已逐步替代铅酸电池作为电动汽车的动力源。虽然锂离子电池的保护电路已经比较成熟，但对于动力电池而言，要真正保证安全，负极材料的选择十分关键。目前商用锂离子电池的负极材料大多为碳材料，而碳材料的嵌锂电位接近金属锂，当电池过充电时，金属锂可能在碳负极表面产生枝晶，从而刺穿隔膜导致电池短路。钛酸盐基材料具有较高的嵌锂电位可以有效避免金属锂的析出，且在高温下具有一定的吸氧功能，因而具有明显的安全性特征，被认为是代替石墨作为锂离子电池负极材料的理想选择。其中Li4Ti5O12是成功商业化的钛系负极材料，其最大的优点在于脱嵌锂过程中体积无变化，循环性能好，在充放电过程中不易形成锂枝晶，安全性高。但是，相对较低的锂离子扩散速率、低的导电性及理论容量都制约了Li4Ti5O12更为广泛的应用；另外，相对较高的电压平台(1.55V)，明显降低了Li4Ti5O12作为负极的全电池电压，进而降低了电池的能量密度。因此，很有必要开发可靠的电位平台较低的新型钛酸盐负极材料。[0004]BaLi2Ti6O14是一种新型的钛酸盐负极材料，它具有1.2V的平均嵌脱锂电位，这使得用BaLi2Ti6O14作为负极的全电池具有更高的工作电压、能量密度和功率密度。在-4nBaLi2Ti6O14的晶体结构中，[TiO6]八面体通过共边和共顶点组成基本的[Ti6O14]n三维