一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法，包括将Ti(OC

【技术实现步骤摘要】
一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池材料
，尤其是一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池因具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应和高安全性能等优点，受到广泛地研究。目前商业化使用的负极材料主要是天然石墨和人造石墨。传统石墨材料的理论容量为372mAh/g，虽然相对于正极材料还能有足够的储锂能力。但随着大倍率快速充电领域的发展需求，石墨不能满足快速充放电的性能。磷酸钛锂LiTi2(PO4)3其理论比容量为138mAh/g。LiTi2(PO4)3具有钠超离子导体结构，属于正交晶系，空间群R3c，是由PO4四面体和4个TiO6八面体相连接，每个TiO6八面体与6个PO4四面体相连接，有着三维空间晶体结构和沿着c轴开放的离子传输通道，所以离子电导率高并且结构稳定，但是也存在电子电导率低的问题，需要对其进行改性得到电化学性能优异的LiTi2(PO4)3。现有一般使用传统的高温固相法制备LiTi2(PO4)3，但其产物粒径大小不易控制、分布不均匀、形貌不规则等缺点。而且LiTi2(PO4)3电子电导率不高，需要对LiTi2(PO4)3进行改性，主要的改性方法有进行碳包覆、元素掺杂等。合适的碳包覆层可以提高材料的电子电导率，改善材料在高倍率下的容量衰减。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法，本专利技术采用溶胶-凝胶法制备LiTi2(PO4)3，使其产物分布均匀且颗粒小。本专利技术的技术方案为：一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法，包括以下步骤：S1)、将Ti(OC4H9)4逐滴滴入无水乙醇中并持续搅拌，随后加入Li2CO3；S2)、将NH4H2PO4和C6H8O7分别溶解于适量的蒸馏水中，再将配好的溶液倒入步骤S1)的溶液中；S3)、随后将混合溶液移至在水浴锅中，在60-100℃下搅拌10-15小时得到凝胶，然后将凝胶移至真空干燥箱中，在70-90℃下干燥10-15小时得到干凝胶；S4)、再将干凝胶移至管式炉中，在800℃空气气氛下煅烧8小时得到块状的LiTi2(PO4)3；S5)、所制备的LiTi2(PO4)3经过研磨均匀后移至球磨罐并球磨3小时得到粉末状的LiTi2(PO4)3；S6、将β-环糊精溶于蒸馏水中并加热加快溶解，随后与LiTi2(PO4)3混合均匀；S7)、最后将上述过程得到的混合物经过真空干燥，在管式炉中借助流通的氩气气氛保护下，700-900℃煅烧1-3小时得到黑色的LiTi2(PO4)3/C复合负极材料。优选的，所述的Li2CO3、Ti(OC4H9)4、NH4H2PO4按照Li:Ti:P＝1:2:3的摩尔比混合。优选的，步骤S6)中，所述的β-环糊精的质量百分比为2wt.％-11wt.％。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术采用溶胶-凝胶法合成LiTi2(PO4)3负极材料，制备的材料颗粒分布均匀、形貌规则；2、本专利技术将LiTi2(PO4)3负极材料表面包覆碳层，提高了负极材料的电子电导率和锂离子扩散系数，提高了大倍率充放电性能。附图说明图1为本专利技术实施例1-5制备的碳包覆的磷酸钛锂负极材料的XRD图；图2为本专利技术实施例2所制备的碳包覆的磷酸钛锂负极材料的SEM图；图3为本专利技术实施例3所制备的碳包覆的磷酸钛锂负极材料的SEM图；图4为本专利技术实施例4所制备的碳包覆的磷酸钛锂负极材料的SEM图；图5为本专利技术实施例5所制备的碳包覆的磷酸钛锂负极材料的SEM图；图6为本专利技术实施例4所制备的碳包覆的磷酸钛锂负极材料的TEM图；图7为本专利技术实施例1-5所制备的碳包覆的磷酸钛锂负极材料的倍率性能图；图8为本专利技术实施例2-5所制备的碳包覆的磷酸钛锂负极材料在0.2C倍率下的循环性能图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：实施例1本实施例提供一种未进行碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法，该实施例作为对比例，具体包括以下步骤：S1)、将Ti(OC4H9)4逐滴滴入无水乙醇中并持续搅拌，随后加入Li2CO3；S2)、将NH4H2PO4和C6H8O7分别溶解于适量的蒸馏水中，再将配好的溶液倒入步骤S1)的溶液中，其中，加入的Li2CO3、Ti(OC4H9)4、NH4H2PO4按照Li:Ti:P＝1:2:3的摩尔比混合；S3)、随后将混合溶液移至在水浴锅中，在80℃下搅拌12小时得到凝胶，然后将凝胶移至真空干燥箱中，在80℃下干燥12小时得到干凝胶；S4)、再将干凝胶移至管式炉中，在800℃空气气氛下煅烧8小时得到块状的LiTi2(PO4)3；S5)、所制备的LiTi2(PO4)3经过研磨均匀后移至球磨罐并球磨3小时得到粉末状的LiTi2(PO4)3，记为pure-LTP。实施例2本实施例提供一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法，包括以下步骤：S1)、将Ti(OC4H9)4逐滴滴入无水乙醇中并持续搅拌，随后加入Li2CO3；S2)、将NH4H2PO4和C6H8O7分别溶解于适量的蒸馏水中，再将配好的溶液倒入步骤S1)的溶液中，其中，加入的Li2CO3、Ti(OC4H9)4、NH4H2PO4按照Li:Ti:P＝1:2:3的摩尔比混合；S3)、随后将混合溶液移至在水浴锅中，在80℃下搅拌12小时得到凝胶，然后将凝胶移至真空干燥箱中，在80℃下干燥12小时得到干凝胶；S4)、再将干凝胶移至管式炉中，在800℃空气气氛下煅烧8小时得到块状的LiTi2(PO4)3；S5)、所制备的LiTi2(PO4)3经过研磨均匀后移至球磨罐并球磨3小时得到粉末状的LiTi2(PO4)3，S6)、将重量百分比为2wt.％的β-环糊精溶于蒸馏水中并加热加快溶解，随后与LiTi2(PO4)3混合均匀；S7)、最后将上述过程得到的混合物经过真空干燥，在管式炉中借助流通的氩气气氛保护下，800℃煅烧1-3小时得到黑色的LiTi2(PO4)3/C复合负极材料，记为LTP-1，本实施例制备的碳包覆的磷酸钛锂负极材料的SEM图如图2所示。实施例3本实施例提供一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法，包括以下步骤：S1)、将Ti(OC4H9)4逐滴滴入无水乙醇中并持续搅拌，随后加入Li2CO3；S2)、将NH4H2PO4和C6H8O7分别溶解于适量的蒸馏水中，再将配好的溶液倒入步骤S1)的溶液中，其中，加入的Li2CO3、Ti(OC4H9)4、NH4H2PO4按照Li:Ti:P＝1:2:3的摩尔比混合；S3)、随后将混合溶液移至在水浴锅中，在80℃下搅拌12小时得到凝胶，然后将凝胶移至真空干燥箱中，在80℃下干燥12小时得到干凝胶；S4)、再将干凝胶移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1)、将Ti(OC

【技术特征摘要】
1.一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)、将Ti(OC4H9)4逐滴滴入无水乙醇中并持续搅拌，随后加入Li2CO3；
S2)、将NH4H2PO4和C6H8O7分别溶解于适量的蒸馏水中，再将配好的溶液倒入步骤S1)的溶液中，得到相应的混合溶液；
S3)、随后将混合溶液移至在水浴锅中，在60-100℃下搅拌10-15小时得到凝胶，然后将凝胶移至真空干燥箱中，在70-90℃下干燥10-15小时得到干凝胶；
S4)、再将干凝胶移至管式炉中，在800℃空气气氛下煅烧8小时得到块状的LiTi2(PO4)3；
S5)、所制备的LiTi2(PO4)3经过研磨均匀后移至球磨罐并球磨3小时得到粉末状的L...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌明，吴涛，叶嘉明，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：广东;44