本发明专利技术公开了一种宽电位窗口的锂离子电池负极材料的制备方法，属于锂离子电池技术领域。该材料的化学式为：Li5Cr9Ti4O24-aCr2O3，其中0.05≤a≤0.2。上述材料是通过三乙醇胺辅助溶胶凝胶法制备的。该负极材料拥有亚微米级的粒径，分散性好、结晶度高，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、较高的理论容量和快速的充放电性能，提高了锂离子电池的能量密度和功率密度，降低了锂元素的使用量，从而降低了成本，可用于高性能锂离子电池负极材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及宽电位窗口的锂离子电池负极材料的制备方法。
技术介绍
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(O?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。尖晶石型钛酸锂1^41^5012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，从而在大电流充放电时容量衰减快、倍率性能较差。Li4Ti5012/Li半电池放电至OV时(vs.LiVLi)，理论容量为293mAh/g，可逆容量不能达到所需的目标要求。因此，很有必须开发新型的钛酸盐负极材料。L i 5 C r 9 T i 4 O 2 4作为一种新型的钛酸盐负极材料，放电至O V时(vs.Li+/Li )，理论容量为 323mAh/g。尽管此前有报道(Chunfu Lin et al.Journal ofAlloys and Compounds, 2015 ,650:616-621.)采用高温固相法制备了Li5CrgTi4024负极材料，但是高温固相法制备的材料通常粒径较大、不均匀、能耗高。此外，考虑动力电池经常会出现滥用或过放电行为，研究Li5Cr9Ti4O24负极材料过放电时的安全性显得尤为重要，即宽电位窗口性能。
技术实现思路
为克服现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种制备Li5Cr9Ti4O24-Cr2O3复合负极材料的方法，以期获得具有快速充放电特性和高循环稳定性的宽电位窗口负极材料。本专利技术所提供的宽电位窗口的锂离子电池负极材料的制备方法具体步骤如下:将钛源和硝酸铬溶解于无水乙醇溶液，在搅拌的条件下加入三乙醇胺，然后再加入含有锂源的乙醇水溶液，然后在70°C水浴锅中搅拌加热至凝胶状，然后在烘箱中80-100°〇烘干，研磨后放于马弗炉中在500-600°C下预烧6-8h，冷却至室温，于球磨机中球磨3-4h，过筛，再放入马弗炉中于750-900°C下烧10-15h，冷却至室温，即制得宽电位窗口的锂离子电池负极材料 Li5Cr9Ti4024_aCr203，其中 0.05<a<0.2。所述钛源、硝酸铬、三乙醇胺和锂源的摩尔比为1:2.275?2.35:3.5?5:1.25。所述的锂源为醋酸锂、硝酸锂、氢氧化锂中的一种;所述的钛源为钛酸四丁酯、钛酸四丙酯中的一种。作为一种优化，所述钛源、硝酸铬、三乙醇胺和锂源的摩尔比为1: 2.3:4.5:1.25;所述的锂源为醋酸锂;所述的钛源为钛酸四丁酯。本专利技术所制备的宽电位窗口的锂离子电池负极材料的化学式为:Li5Cr9Ti4O24-aCr203，其中0.05 SaS0.2，该负极材料是有亚微米级的粒径，具有较好的电化学性能，可用于高性能锂离子电池负极材料。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果:(I)制备的Li5Cr9Ti4O24-Cr2O3复合负极材料可控性好，重现性高。(2)利用该方法合成的材料颗粒均匀一致、分散性好、结晶度高，得到的材料为亚微米级的粒径，有利于提高材料的电化学性能。(3)本专利技术中所得到的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。(4)本专利技术开发锂离子电池负极材料具有较高的理论容量和快速的充放电性能，提高了锂离子电池的能量密度和功率密度，所使用原材料廉价易得。(5)本专利技术降低了锂元素的使用量，从而降低了成本。【附图说明】图1为本专利技术实施例1所得Li5Cr9Ti4024_0.1Cr2O3的XRD图。图2为本专利技术实施例1所得Li5Cr9Ti4024_0.1Cr2O3的SEM图。图3为本专利技术实施例1所得Li5Cr9Ti4024-0.1Cr2O3的FT-1R图。图4为本专利技术实施例1所得Li5Cr9Ti4O24-0.1Cr2O3的首次充放电曲线。图5为本专利技术实施例1所得Li5Cr9Ti4024-0.1Cr203的1C倍率循环性能曲线。【具体实施方式】以下结合具体实施例详述本专利技术，但本专利技术不局限于下述实施例。实施例1将0.04mol的钛酸四丁酯(C16H36O4Ti)和0.092mol硝酸铬Cr(NO3)3.9H20溶解于无水乙醇溶液，在搅拌的条件下加入0.18mo I TEA(三乙醇胺)，然后再加入含有0.05mo I乙酸锂(CH3COOLi.2H20)的乙醇水(含20mL乙醇和30mL水)溶液，然后在70°C水浴锅中搅拌加热至凝胶状，然后在烘箱中100°C烘干，研磨后放于马弗炉中在500°C下预烧8h，冷却至室温，于球磨机中球磨3h，过筛，再放入马弗炉中于800°C下烧12h，冷却至室温，即制得宽电位窗口的锂离子电池负极材料Li5Cr9Ti4O24-0.1Cr2O3t3X射线粉末衍射和红外光谱分析表明所得的所得到的产物为Li5Cr9Ti4O24-0.1Cr2O3复合物，结晶度高(如图1和图3所示)。从扫描电子显微镜分析得知所得产物的颗粒大小均匀一致，粒径为200-500nm(如图2所示)。将所得的产物作为电极材料，在充满氩气的手套箱中组装成实验扣式锂离子电池，以0.2C的倍率在0-2.5V间进行充放电循环，Li5Cr9Ti4O24-Cr2O3首次放电容量为357.2mAh.g—1 (如图4所示)。1C倍率首次放电容量为111.8mAh.g—1，循环200周后的可逆容量为85.5mAh.g—ILi5Cr9Ti4O24-0.1Cr2O3显示了优异的宽电位窗口快速充放电性能(如图5所示)。实施例2将0.04mol的钛酸四丁酯(C16H36O4Ti)和0.092mol硝酸铬Cr(NO3)3.9H20溶解于无水乙醇溶液，在搅拌的条件下加入0.18mo I TEA(三乙醇胺)，然后再加入含有0.05mo I氢氧化锂的乙醇水(含20mL乙醇和30mL水)溶液，然后在70°C水浴锅中搅拌加热至凝胶状，然后在烘箱中80°C烘干，研磨后放于马弗炉中在600°C下预烧Sh，冷却至室温，于球磨机中球磨4h，过筛，再放入马弗炉中于900°C下烧15h，冷却至室温，即制得宽电位窗口的锂离子电池负极材料Li5Cr9Ti4O24-0.1Cr2O3t3X射线粉末衍射和红外光谱分析表明所得的所得到的产物为Li5Cr9Ti4024-0.1Cr203复合物，结晶度高。从扫描电子显微镜分析得知所得产物的颗粒大小均匀一致，粒径为200-500nm。将所得的产物作为电极材料，在充满氩气的手套箱中组装成实验扣式锂离子当前第1页1 2&本文档来自技高网...
【技术保护点】
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：将钛源和硝酸铬溶解于无水乙醇溶液，在搅拌的条件下加入三乙醇胺，然后再加入含有锂源的乙醇水溶液，然后在70℃水浴锅中搅拌加热至凝胶状，然后在烘箱中80‑100℃烘干，研磨后放于马弗炉中在500‑600℃下预烧6‑8h，冷却至室温，于球磨机中球磨3‑4h，过筛，再放入马弗炉中于750‑900℃下烧10‑15h，冷却至室温，即制得宽电位窗口的锂离子电池负极材料Li5Cr9Ti4O24‑aCr2O3，其中0.05≤a≤0.2；所述钛源、硝酸铬、三乙醇胺和锂源的摩尔比为1:2.275～2.35:3.5～5:1.25；所述的锂源为醋酸锂、硝酸锂、氢氧化锂中的一种；所述的钛源为钛酸四丁酯、钛酸四丙酯中的一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：伊廷锋，梅洁，朱彦荣，诸荣孙，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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