一种超细纳米化碳包覆钛酸锂材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超细纳米化碳包覆钛酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：S1、钛源溶液配制；S2、螯合剂溶液配制；S3、二氧化钛水凝胶的制备；S4、二氧化钛气凝胶制备；S5、负载锂源；S6、高温烧结。本发明专利技术提出的一种超细纳米化碳包覆钛酸锂材料的制备方法，制备的超细纳米化碳包覆钛酸锂材料比表面积大，可增大电极与电解液的接触面积，减缓充放电过程中锂离子扩散阻力，同时均匀的碳包覆层可提高锂离子传输速度，有效提高钛酸锂材料的放电容量、倍率性能等电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种超细纳米化碳包覆钛酸锂材料的制备方法
本专利技术涉及电池材料
，尤其涉及一种超细纳米化碳包覆钛酸锂材料的制备方法。
技术介绍
目前，商业化锂离子电池中大多采用碳电极作负极材料，尽管碳负极材料成本低，但由于嵌锂后碳电极的电位与金属锂的电位很接近，大倍率充电的快速嵌锂过程中由于动力学的不匹配性发生析锂现象，存在安全性能差、首次充放电效率低、高温时热失控等缺点。尖晶石结构的钛酸锂(Li4Ti5O12)相对于碳负极有如下优点：(1)、充放电过程中不形成SEI膜，无不可逆容量损失；(2)、锂离子脱嵌过程中体积不变的“零应变效应”，循环寿命极优；(3)、具有理想的充放电平台，充放电结束时电压突变特性明显；(4)、较高的Ti4+/Ti3+(1.55VvsLi+/Li)氧化还原电势，不会形成锂枝晶；(5)、原料来源广，清洁环保，成本低。钛酸锂材料子扩散系数较碳负极大一个数量级，被认为是在快充领域中最具应用优势的负极材料之一。然而钛酸锂(Li4Ti5O12)电子扩散系数仅为碳负极材料的1/6，成为制约钛酸锂在动力电池中大规模商业化应用的瓶颈。提高钛酸锂(Li4Ti5O12)材料的电导率，改善本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超细纳米化碳包覆钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、钛源溶液配制：按摩尔份将1份钛酸四丁酯溶解于10‑20份乙醇溶液中，然后加入表面活性剂，搅拌均匀，调节体系pH为3.5‑5.0，得到溶液A；S2、螯合剂溶液配制：将螯合剂溶解于乙醇溶液中，搅拌均匀，调节体系pH为5.5‑6.5，得到溶液B；S3、二氧化钛水凝胶的制备：将溶液B加入溶液A中搅拌均匀，反应20‑30min后加入干燥控制试剂，搅拌均匀后静置40‑60min，形成二氧化钛水凝胶；S4、二氧化钛气凝胶制备：将二氧化钛水凝胶置于50‑80℃的水浴中陈化24‑48h，然后分别用50‑70℃的乙醇、表面修饰溶剂、极性...

【技术特征摘要】
1.一种超细纳米化碳包覆钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、钛源溶液配制：按摩尔份将1份钛酸四丁酯溶解于10-20份乙醇溶液中，然后加入表面活性剂，搅拌均匀，调节体系pH为3.5-5.0，得到溶液A；S2、螯合剂溶液配制：将螯合剂溶解于乙醇溶液中，搅拌均匀，调节体系pH为5.5-6.5，得到溶液B；S3、二氧化钛水凝胶的制备：将溶液B加入溶液A中搅拌均匀，反应20-30min后加入干燥控制试剂，搅拌均匀后静置40-60min，形成二氧化钛水凝胶；S4、二氧化钛气凝胶制备：将二氧化钛水凝胶置于50-80℃的水浴中陈化24-48h，然后分别用50-70℃的乙醇、表面修饰溶剂、极性溶剂洗涤1-3次，再在70-100℃干燥6-12h，得到二氧化钛气凝胶；S5、负载锂源：将氢氧化锂溶解于乙醇溶液中，形成透明溶液后加入二氧化钛气凝胶，搅拌均匀，然后快速干燥，得到钛酸锂前驱体；S6、高温烧结：将钛酸锂前驱体在气氛保护环境中烧结，得到超细纳米化碳包覆钛酸锂材料。2.根据权利要求1所述超细纳米化碳包覆钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，S1中，表面活性剂与钛源的摩尔比为0.3-0.8:100，且表面活性剂为聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇，聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，环氧乙烷-环氧丁烷共聚物、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、三嵌段共聚物F127、三嵌段共聚物F108、三嵌段共聚物P123中的任意一种。3.根据权利要求1所述超细纳米化碳包覆钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪涛，杨尘，王金龙，朱春林，段锐，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34