一种宽电位窗口的锂离子电池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*CN102368556A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102368556A(43)申请公布日2012.03.07(21)申请号201110329171.5(22)申请日2011.10.26(71)申请人安徽工业大学地址243002安徽省马鞍山市湖东中路59号(72)发明人伊廷锋谢颖朱彦荣诸荣孙周安娜(74)专利代理机构马鞍山市金桥专利代理有限公司34111代理人周宗如(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/485(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种宽电位窗口的锂离子电池负极材料的制备方法(57)摘要本发明提供一种宽电位窗口的锂离子电池负极材料的制备方法，本发明属于锂离子电池技术领域。本发明首先将镧源、不同晶型的TiO2和锂源混合，在球磨机中研磨6-12个小时后，将所得混合物放入马弗炉中，在800-950℃下反应12-24小时，随后自然冷却到室温，即制得一种宽电位窗口的锂离子电池负极材料Li4La5-xLaxO12，其中x=0.05,0.1。本发明所制得的负极材料具有可观的宽电位窗口可逆容量、优异的倍率性能和稳定的循环寿命，使得该材料具有很高的实际使用价值，可以有效的满足锂离子电池各种应用的实际要求；另外本方法还具有制备工艺简化、可控重现性高、生产成本低等特点。CN1023685ACCNN110236855602368565A权利要求书1/1页1.一种宽电位窗口的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：（1）将镧源、不同晶型的TiO2和锂源混合，在球磨机中研磨6-12个小时，使之混合均匀得到混合物，所述锂源、不同晶型的TiO2和铌源的金属原子摩尔比为(3.5~5):(5-x):x，其中x＝0.05,0.1；（2）将步骤（1）所得混合物放入马弗炉中，在800-950℃下反应12-24小时，随后自然冷却到室温，即制得一种宽电位窗口的锂离子电池负极材料Li4Ti5-xLaxO12，其中x=0.05,0.1。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述镧源为三氧化二镧、硝酸镧、醋酸镧中的一种，所述的锂源为碳酸锂、醋酸锂、硝酸锂、氢氧化锂中的一种，所述的不同晶型的TiO2为锐钛矿型、金红石型、板钛矿型、无定形型中的一种。2CCNN110236855602368565A说明书1/4页一种宽电位窗口的锂离子电池负极材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种宽电位窗口的锂离子电池负极材料的制备方法。背景技术[0002]随着各种电子设备以及电动汽车、混合动力汽车的发展，对为其提供能量的锂离子电池提出了更高的要求。锂离子电池的容量密度和能量密度较高，被公认为最有希望的动力电池。目前商用锂离子电池负极材料大多采用各种嵌锂碳/石墨材料，但是，碳材料的嵌锂电位(0~0.26V)与金属锂的沉积电位很接近，当电池过充时，金属锂可能会在碳电极表面析出而形成锂枝晶，枝晶进一步生长，则可能刺穿隔膜，造成正负极相接，从而引起短路；此外，碳材料还存在首次充放电效率低、与电解液发生作用、存在明显的电压滞后现象、制备方法比较复杂等缺点。与碳负极相比，虽然合金类负极材料一般具有较高的比容量，但锂离子的反复嵌脱导致合金类电极在充放电过程中体积变化较大，逐渐粉化失效，因而循环性能较差。因此，寻找能够代替碳材料并且电位比碳电极稍正、廉价易得、安全可靠的新型负极材料是目前锂离子电池负极研究的重点。[0003]尖晶石型钛酸锂Li4Ti5O12是一种“零应变”材料，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。且具有相对较高的电极电压(1.55V)，在整个放电过程中不会出现金属锂的析出，大大提高了电极材料使用的安全性。但是Li4Ti5O12最大的不足是其电子电导和离子电导较低，在大电流充放电时容量衰减快、倍率性能较差，可逆容量远不能达到所需的目标要求。因此，通过掺杂改善倍率性能成为Li4Ti5O12实用化进程的关键。目前，提高Li4Ti5O12性能的途径主要有三个方面：制备纳米粒径材料、制备多孔结构材料及提高其电子电导率。前两种方法具有过程复杂多变、能耗过大、成本较高等缺点，不利于实现大规模工业化生产。因此，通过掺杂提高Li4Ti5O12的电化学性能具有非常广泛的应用前景。有文献(JianGaoetal.JournalofTheElectrochemicalSociety,2010,157(2):K39-K42；JianGaoetal.Ionics,2009,15(5):597–601.)报道：利用La掺杂Li4Ti5O12，提高其电化学性能，但是采用的合成方法为溶