【技术实现步骤摘要】
一种TiO2畴结构调控硅酸钛锂材料制备方法及应用
本专利技术属于电池
，具体涉及一种可作为锂离子电池负极的TiO2畴结构调控硅酸钛锂复合材料的制备及应用。
技术介绍
锂离子电池作为一种绿色环保的化学能源存储装置，已广泛应用于交通工具、电子器件及智能电网等领域。其基本组成部分主要包括正极、负极、隔膜及电解液，其中正负极是决定电池性能的主要影响因素。自首只锂电池成功商业化以来，石墨类材料便由于其储量广泛、造价低、能量密度高等因素占据着锂电池负极的主要市场。石墨类材料是一种嵌入型负极材料，主要发生锂离子在层间的嵌入/脱出。但由于石墨的充放电电位接近金属锂的沉积电位引起锂枝晶的形成，从而刺穿隔膜造成电池内部短路，引发着火等安全事故。嵌入型负极材料具有体积变化小的优点，但容量相对较低。另一种商业化的嵌入型负极材料为Li4Ti5O12，该材料理论容量为175mAh/g，电位在1.5V左右。该材料的循环寿命较长且倍率性能优异，其具有“零应变”效应使得该材料具有良好的稳定性。高的电位避免了锂枝晶的形成，但也使得该材料能量密度较低。寻找新型高比容量、较低电位的负极材料已引起了...
【技术保护点】
1.一种TiO2畴结构调控硅酸钛锂负极材料，其特征在于，负极材料主体为硅酸钛锂Li2TiSiO5，同时硅酸钛锂复合有TiO2畴结构对负极材料进行调控，硅酸钛锂Li2TiSiO5的质量百分数为90％‑100％，不包含100％；或还包含表面碳包覆的TiO2畴结构调控硅酸钛锂负极材料。
【技术特征摘要】
1.一种TiO2畴结构调控硅酸钛锂负极材料，其特征在于，负极材料主体为硅酸钛锂Li2TiSiO5，同时硅酸钛锂复合有TiO2畴结构对负极材料进行调控，硅酸钛锂Li2TiSiO5的质量百分数为90％-100％，不包含100％；或还包含表面碳包覆的TiO2畴结构调控硅酸钛锂负极材料。2.按照权利要求1所述的一种TiO2畴结构调控硅酸钛锂负极材料，其特征在于，TiO2畴结构位于硅酸钛锂Li2TiSiO5表面，若硅酸钛锂Li2TiSiO5为片状结构时，则TiO2畴结构分布在硅酸钛锂Li2TiSiO5片状结构的四周边形成环状结构。3.按照权利要求1所述的一种TiO2畴结构调控硅酸钛锂负极材料，其特征在于，所述的负极材料为颗粒，颗粒尺寸可以是微米或纳米；所述的硅酸钛锂Li2TiSiO5为单纯或改性硅酸钛锂，与所述的TiO2畴结构形成复合结构。4.按照权利要求3所述的一种TiO2畴结构调控硅酸钛锂负极材料，其特征在于，其中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。5.按照权利要求4所述的一种TiO2畴结构调控硅酸钛锂负极材料，其特征在于，掺杂的硅酸钛锂，其掺杂元素包括金属阳离子和非金属阴离子。其中金属阳离子为Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Al3+、Bi3+、Ge2+/4+、Sn2+/4+、Zr4+、V3+/5+、Nb5+、Ta5+、Cr3+、Mo4+/6+、W3+/4+/6+、Mn3+/4+/7+、Fe3+/4+、Co3+/4+、Ni2+/3+/4+、Cu+/2+、Zn2+；其中非金属阴离子包括B、C、N、F、P、S、Cl、Br、I；掺杂质量百分数范围为0.001％-10％。掺杂元素种类可以是以上掺杂元素的一种或多种。6.按照权利要求1所述的一种TiO2畴结构调控硅酸钛锂负极材料，其特征在于，所述TiO2畴结构在复合材料中的存在形式可以为结晶型包括锐钛矿结构，TiO2-B结构，金红石结构中的一种或几种，其中TiO2畴结构在X射线粉末衍射中特征峰位置优选出现在24-28°(铜靶)；TiO2或为无定型状态，其复合材料在X射线粉末衍射谱中无明显峰出现。7.权利要求1-6任一项所述的TiO2畴结构调控硅酸钛锂负极材料的制备方法，其特征在于，主要包括化学水热法，化学气相沉积法，溶液法，原子层沉积法；第一种方法，水热法，将单纯或改性的Li2TiSiO5加入到糖类水溶液中，通过控制水热时间及温度，并进行进一步地烧结后得到TiO2畴结构调控的Li2TiSiO5/TiO2复合结构材料。其中水热温度为120℃-200℃，水热时间为1h-24h；烧结温度为600-800℃，时间为2h-4h，气氛为空气、氮气、氩气或氩气/氢气混合气体。第二种方法，化学气相沉积法，将单纯或改性的Li2TiSiO5固定在反应室中，在惰性气氛下通入含Ti的前驱体钛源蒸汽(优选四氯化钛、异丙醇钛)，随后通入水/氧作为催化剂促使钛源水解，得到微区无定型TiO2畴结构调控的Li2TiSiO5/TiO2复合...
【专利技术属性】
技术研发人员：尉海军，何迪，吴天昊，苏恒，王博亚，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。