【技术实现步骤摘要】
一种硅酸钛锂材料的制备方法及其在锂离子电池中的应用
本专利技术属于锂离子电池
,具体涉及一种硅酸钛锂材料的制备和改性方法,其可作为锂离子电池负极使用。
技术介绍
20世纪,能源的主要来源是化石燃料(石油、天然气、煤等不可再生能源),在使用过程中产生CO、SO2、NOx等有害物质,使得能源和环境问题日益突出。2008年的石油危机及全球气候变化,促使太阳能、风能、核能等可替代能源转化为电能。另一项需要同步发展的技术是把这些能量以便携的方式储存起来。锂离子二次电池作为一种重要的能源存储和转化器件,已掀起了广泛的研究和应用。锂电池具有高能量、质量轻、体积小、自放电少、循环寿命长、无记忆效应等特点,近年来已在便携式电子产品领域得到了广泛的应用,在电动汽车、电网储能和航天等重大领域也获得了积极的研究推广和示范性应用。其中正负极材料的研发,是锂离电池发展的关键,1989年,Sony公司研究人员找到了合适的正负极和电解质材料,并于1991年推出了以LiCoO2为正极,石油焦为负极的商用锂离子电池,开启了锂离子电池时代。从锂电池负极材料上看,人造石墨和天然石墨已经占据全球锂电池负极材料全球市场的97%,其主要应用于便携式电子产品。石墨类碳材料是目前综合性能最好的负极材料,用途最为广泛。该系列材料的比容量比较高,锂离子嵌入/脱出电位低(<1.0Vvs.Li/Li+),从而保证了电池较高的输出电压。但石墨不适应大电流充放电,此外,由于碳电极的电位和锂金属的沉积电位接近,在大电流充放电时,碳电极表面容易形成锂枝晶而引发电池短路,严重影响了电池的倍率性能和安全性 ...
【技术保护点】
1.一种硅酸钛锂材料的制备方法,其主体化学式为Li2TiSiO5,目标产物为单纯及改性硅酸钛锂材料,颗粒尺寸是微米或纳米。制备内容包括以熔盐法制备单纯及改性硅酸钛锂材料,改性硅酸钛锂材料包括碳包覆的硅酸钛锂材料、掺杂的硅酸钛锂材料以及既掺杂又包覆的硅酸钛锂材料中的任意一种或几种;熔盐与目标产物的质量比范围为0.5‑60;制备方法包括以下步骤:(1)前驱体的制备,将Ti、Si源分散在有机溶剂中,其中钛、硅源至少一种可溶于上述有机溶剂,加入锂源溶液后得到沉淀,经搅拌、干燥后备用;(2)目标产物的制备,将制备好的前驱体与熔盐进行充分研磨后进行烧结得到单纯的硅酸钛锂材料;或将碳源、前驱体和熔盐研磨混合后进行直接烧结得到碳包覆的硅酸钛锂;或将待掺杂元素的化合物、熔盐和前驱体混合后进行直接烧结得到掺杂的硅酸钛锂材料;或将可溶于水/有机溶剂的待掺杂元素化合物的溶液加入到步骤(1)制备前驱体的溶液中混合,干燥后与熔盐研磨混合后进行烧结,得到掺杂的硅酸钛锂材料。
【技术特征摘要】
1.一种硅酸钛锂材料的制备方法,其主体化学式为Li2TiSiO5,目标产物为单纯及改性硅酸钛锂材料,颗粒尺寸是微米或纳米。制备内容包括以熔盐法制备单纯及改性硅酸钛锂材料,改性硅酸钛锂材料包括碳包覆的硅酸钛锂材料、掺杂的硅酸钛锂材料以及既掺杂又包覆的硅酸钛锂材料中的任意一种或几种;熔盐与目标产物的质量比范围为0.5-60;制备方法包括以下步骤:(1)前驱体的制备,将Ti、Si源分散在有机溶剂中,其中钛、硅源至少一种可溶于上述有机溶剂,加入锂源溶液后得到沉淀,经搅拌、干燥后备用;(2)目标产物的制备,将制备好的前驱体与熔盐进行充分研磨后进行烧结得到单纯的硅酸钛锂材料;或将碳源、前驱体和熔盐研磨混合后进行直接烧结得到碳包覆的硅酸钛锂;或将待掺杂元素的化合物、熔盐和前驱体混合后进行直接烧结得到掺杂的硅酸钛锂材料;或将可溶于水/有机溶剂的待掺杂元素化合物的溶液加入到步骤(1)制备前驱体的溶液中混合,干燥后与熔盐研磨混合后进行烧结,得到掺杂的硅酸钛锂材料。2.按照权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述熔盐选自金属卤化物AxBy、含氧金属化合物AxCy,其中A为金属阳离子:Li+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Al3+,B为F-、Cl-、Br-、I-,C为CH3COO-、OH-、其中x为1~3,且为整数,y为1~3,且为整数。3.按照权利要求2所述的制备方法,其特征在于,金属卤化物为LiF、NaF、KF、CsF、LiCl、NaCl、KCl、CsCl、MgCl2、CaCl2、BaCl2、AlCl3、LiBr、NaBr、KBr、CsBr、LiI、NaI、KI、CsI;含氧金属盐为LiOH、NaOH、KOH、CsOH、Mg(OH)2、Ca(OH)2、LiNO3、NaNO3、KNO3、Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Li2SO4、Na2SO4、K2SO4、MgSO4、CaSO4、Li2CO3、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3、Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4、K3PO4、K2HPO4、KH2PO4、CH3COOLi、CH3COONa、CH3COOK、Li2C2O4、Na2C2O4、K2C2O4;使用时选...
【专利技术属性】
技术研发人员:尉海军,何迪,王金淑,
申请(专利权)人:北京工业大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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