一种钛酸锂微米级球形二次结构的可控合成方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种钛酸锂微米级球形二次结构的可控合成方法，取钛源和表面活性剂溶于水中并超声分散得到钛源分散液，然后加入锂源，并进一步超声分散，再加入缓冲剂，调节至pH>11，10～30℃恒温搅拌均匀得混合溶液，混合溶液于100～180℃反应4～24h，所得产物经水洗、烘干，得到钛酸锂前驱体二次结构，最后在惰性气氛中，于400～1000℃下煅烧6～48h即得。本发明专利技术制备方法通过表面活性剂调控原料的浓度，同时利用缓冲溶剂调控反应溶液的pH，实现了对于钛酸锂微米级球形二次结构尺寸的可控，产物钛酸锂微米级球形二次结构在固定pH和原料浓度时，粒径均一，结构稳固，所得的钛酸锂微米级球形二次结构作为高比体积容量电极材料应用在锂离子电池中，其比体积容量可达到120‑232mAh/cm

【技术实现步骤摘要】
一种钛酸锂微米级球形二次结构的可控合成方法及其应用
本专利技术涉及一种钛酸锂微米级球形二次结构的可控合成方法及其应用，属于电池材料科学领域。
技术介绍
钛酸锂材料(Li4Ti5O12，简称LTO)作为锂离子电池的电极材料，在Li+充放电的循环过程中基本没有体积上的变化，结构十分稳定，被称为“零应变”材料，因此钛酸锂材料具有优异的循环性能。另外，钛酸锂的充放电平台很稳定，操作电压在1.55V(vs.Li/Li+)，因此可以避免锂枝晶生长和电解液分解带来的安全隐患。再加上钛酸锂材料中Li+的扩散系数较大，故而钛酸锂材料已然成为了锂离子电池负极材料的热门候选人。但是，钛酸锂固有的电子导电率很低(10-13S/cm)，导致高倍率下性能不佳。为了解决钛酸锂材料导电性的问题，大部分的研究都集中在将钛酸锂材料纳米化上。纳米级的材料可以大幅度缩短Li+和电子的迁移距离，从而提高钛酸锂的倍率性能。然而，纳米材料的振实密度太低，颗粒和颗粒之间空隙较大，作为锂离子电池的电极材料根本无法压实。锂离子电池电极材料的比体积容量，是指电极材料单位体积能够提供的容量。单位体积内活性物质越多，能够提供的容量就越大，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛酸锂微米级球形二次结构的可控合成方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：取钛源和表面活性剂，将其溶于水中并超声分散得到钛源分散液；步骤二：向步骤一得到的分散液中加入锂源，并进一步超声分散；步骤三：向步骤二得到的分散液中加入缓冲剂，调节至pH>11，10～30℃恒温搅拌均匀得混合溶液；步骤四：将步骤三得到的混合溶液于100～180℃反应4～24h，所得产物经水洗、烘干，得到钛酸锂前驱体二次结构；步骤五：将步骤四得到的钛酸锂前驱体二次结构在惰性气氛中，于400～1000℃下煅烧6～48h即得。

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锂微米级球形二次结构的可控合成方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：取钛源和表面活性剂，将其溶于水中并超声分散得到钛源分散液；步骤二：向步骤一得到的分散液中加入锂源，并进一步超声分散；步骤三：向步骤二得到的分散液中加入缓冲剂，调节至pH>11，10～30℃恒温搅拌均匀得混合溶液；步骤四：将步骤三得到的混合溶液于100～180℃反应4～24h，所得产物经水洗、烘干，得到钛酸锂前驱体二次结构；步骤五：将步骤四得到的钛酸锂前驱体二次结构在惰性气氛中，于400～1000℃下煅烧6～48h即得。2.根据权利要求1所述的可控合成方法，其特征在于，步骤一中，所述钛源为钛白粉、偏钛酸、氢氧化钛中的一种或者几种的混合物；钛源分散液中钛元素的浓度大于3mol/L。3.根据权利要求1所述的可控合成方法，其特征在于，步骤一中，所述表面活性剂为十二烷基硫酸铵、仲烷基磺酸钠、十二烷基磷酸酯、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、C12-16烷基糖苷、壬基酚聚氧乙烯醚、十八烷基三甲基氯化铵、鲸蜡硬脂基醚-20中的一种或几种的混合物，表面活性剂的使用量为钛源和表面活性剂总质量的2.5～5％。4.根据权利要求1所述的可控合成方法，其特征在于，步骤二中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周东山，万远鑫，徐晓茜，薛奇，王晓亮，江伟，陈葳，季青，
申请(专利权)人：南京大学射阳高新技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32