一种过渡金属改性钛酸锂材料的制备方法.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(10)申请公布号CNCN103579600103579600A(43)申请公布日2014.02.12(21)申请号201210258540.0(22)申请日2012.07.24(71)申请人上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司地址200241上海市闵行区江川东路28号(72)发明人王丹张春明吴晓燕何丹农(74)专利代理机构上海东方易知识产权事务所31121代理人唐莉莎(51)Int.Cl.H01M4/485(2010.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称一种过渡金属改性钛酸锂材料的制备方法(57)摘要本发明的目的在于提供一种过渡金属改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于钛酸锂复合材料的分子式为LixMpTiyO12，式中M为掺杂改性金属离子，x=4，p+y=5，具体包括以下步骤：第一步、将碳酸锂和金属M氧化物均匀分散在分散剂中，制成碳酸锂分散液；第二步、按照化学计量比称量钛酸丁酯，然后将钛酸丁酯滴加至碳酸锂和金属M氧化物分散液中并进行超声分散30分钟，经抽滤干燥研磨脱水后得到表面包覆TiO2·2H2O的碳酸锂和金属M氧化物粉体；第三步、将上述粉体放置于马弗炉中煅烧处理，待冷却至室温后进行高能球磨处理得到过渡金属改性的钛酸锂。本发明集合高温固相合成法和溶胶-凝胶法的优点，具有制备工艺简单，制备周期短，适合工业化批量生产，产物纯度高、性能优良等特点。CN103579600ACN1035796ACN103579600A权利要求书1/1页1.一种过渡金属改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于钛酸锂复合材料的分子式为LixMpTiyO12，式中M为掺杂改性金属离子，x=4，p+y=5，具体包括以下步骤：第一步、将碳酸锂和金属M氧化物均匀分散在分散剂中，制成碳酸锂分散液；第二步、按照化学计量比称量钛酸丁酯，然后将钛酸丁酯滴加至碳酸锂和金属M氧化物分散液中并进行超声分散30分钟，经抽滤干燥研磨脱水后得到表面包覆TiO2·2H2O的碳酸锂和金属M氧化物粉体；第三步、将上述粉体放置于马弗炉中煅烧处理，待冷却至室温后进行高能球磨处理得到过渡金属改性的钛酸锂。2.根据权利要求1所述一种过渡金属改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，第一步中所述的分散剂为体积比为20﹪～30﹪的乙醇水溶液。3.根据权利要求1所述一种过渡金属改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述金属元素M为锆（Zr）、锰（Mn）、钽（Ta）、铪（Hf）、钒（V）中的一种。4.根据权利要求1所述一种过渡金属改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，第二步所述的化学计量比为摩尔比，(p+y)：x=5：4～5：4．4。5.根据权利要求1所述一种过渡金属改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，第三步所述的煅烧处理为在反应温度为700℃～800℃的环境下煅烧5～7小时；高能球磨处理为400r/min下处理4～6小时。2CN103579600A说明书1/3页一种过渡金属改性钛酸锂材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种电池电极材料的制备方法，具体是一种用于锂离子二次电池负极材料过渡金属改性钛酸锂的制备方法。背景技术[0002]随着交通、通讯及信息产业的迅猛发展，越来越多的电子产品对化学电源的能量密度和功率提出了更高的要求。锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、循环寿命长等优点，迅速发展成为目前最重要的二次电池之一。锂离子二次电池的负极材料最初采用的是金属锂，但是，在锂电池的充放电过程中，锂离子会在金属锂负极表面发生不均匀沉积而形成枝晶，可能会刺穿隔膜，从而导致正负极短路，并引发电池爆炸。为了解决锂电池的安全问题，人们做了大量的金属锂改良试验，以能够插锂的焦炭作为负极材料是锂离子电池迅速商业化的革命性技术，不仅极大地提高了电池的循环性能和能量密度，而且大大降低了成本。但是碳负极材料仍然存在一些缺陷：首次放电过程中与电解液发生反应形成表面钝化膜，导致电解液的消耗和首次库伦效率较低；碳电极与金属锂的电极电位相近，在电池过充电时，仍可能会在碳电极表面析出金属锂，而形成枝晶造成短路，引发安全问题等。[0003]近年来，尖晶石型钛酸锂Li4Ti5O12作为“零应变”材料的锂钛复合氧化物逐渐成为研究的热点。若以钛酸锂替代碳作为锂离子电池负极材料，由于钛酸锂/锂具有相对较高的电极电位(1.55V)，抑制了锂在负极上析出，从根本上解决了锂晶枝引起的短路问题，提高了锂电的安全性；在锂离子嵌入脱出的过程中晶体结构能够保持高度的稳定性，而使其具有优良的循环性能和平稳的放电电压；Li4Ti5O12在常温下的化学扩散系数比碳负极材料高1个数量级，充放电速度很快。总之，以钛酸锂替代碳作为锂离子电