钛酸锂/锂离子导体/碳复合材料及制备方法和应用技术

本申请属于电池材料技术领域，尤其涉及一种钛酸锂/锂离子导体/碳复合材料及其制备方法，以及一种二次电池。其中，钛酸锂/锂离子导体/碳复合材料由内向外依次包括钛酸锂内核，锂离子导体中间层和碳材料外壳层。本申请钛酸锂/锂离子导体/碳复合材料，通过钛酸锂内核、锂离子导体中间层和碳材料外壳层的协同作用，使得复合材料兼具不易胀气和优异电子/离子传输性能，以及高低温特性良好、结构稳定性好、快充性能优异、安全性高等特性。安全性高等特性。安全性高等特性。

【技术实现步骤摘要】
钛酸锂/锂离子导体/碳复合材料及制备方法和应用


[0001]本申请属于电池材料
，尤其涉及一种钛酸锂/锂离子导体/碳复合材料及其制备方法，以及一种二次电池。

技术介绍

[0002]近年来，锂离子电池由于能量密度高、循环性能好、无记忆效应以及重量轻等优点广泛应用于便携式电子设备、电动汽车等领域，并逐渐向规模化储能等领域拓展。目前，商用锂离子电池的负极材料以石墨为主，但是在循环寿命、倍率性能、低温性能以及锂枝晶所导致的安全隐患等方面都有待提升改善。相比于传统的石墨负极，具有尖晶石结构的钛酸锂(Li4Ti5O
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)具有三维锂离子扩散通道，且在脱嵌锂过程中钛酸锂的晶格常数几乎不发生改变，材料结构“零应变”。此外，锂离子在钛酸锂中的扩散系数比传统石墨材料高出一个数量级，可以快速充放电。在安全性方面，钛酸锂的理论嵌锂电位高，在充放电过程中不产生锂枝晶。
[0003]然而，钛酸锂负极在实际应用中仍然存在胀气和导电率低这两个主要问题。一方面，由于钛酸锂无法像石墨负极一样在表面形成稳定且致密的SEI膜，会导致其与电解质的持续反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锂/锂离子导体/碳复合材料，其特征在于，所述复合材料由内向外依次包括钛酸锂内核、锂离子导体中间层和碳材料外壳层。2.如权利要求1所述的钛酸锂/锂离子导体/碳复合材料，其特征在于，所述锂离子导体中间层中包括：磷酸锗铝锂、磷酸钛铝锂、锂镧钛氧、锗酸锌锂、锂镧铌氧、锂镧铋氧中的至少一种锂离子导体材料；和/或，所述碳材料外壳层中包括：石墨烯材料和/或碳纳米管材料。3.如权利要求2所述的钛酸锂/锂离子导体/碳复合材料，其特征在于，所述石墨烯材料中石墨烯层数为1～10层，片径大小为300nm～20μm；和/或，所述石墨烯材料选自氧化石墨烯；和/或，所述锂离子导体中间层中包括：NASCION型磷酸锗铝锂、NASCION型磷酸钛铝锂、钙钛矿型锂镧钛氧中的至少一种。4.如权利要求1～3任一项所述的钛酸锂/锂离子导体/碳复合材料，其特征在于，所述钛酸锂内核的粒径为200nm～1μm；和/或，所述复合材料中，所述钛酸锂内核、所述锂离子导体中间层与所述碳材料外壳层的质量比为100：(1～10)：(1～10)。5.一种钛酸锂/锂离子导体/碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锂源和其他源化合物溶解在溶剂中，添加络合剂进行热混合反应，得到锂离子导体前驱液；将钛酸锂与所述锂离子导体前驱液混合后添加沉淀剂进行沉淀，分离得到共沉淀物质；在惰性气氛下对所述共沉淀物质进行煅烧处理，得到钛酸锂/锂离子导体复合材料，其中，锂离子导体包覆在所述钛酸锂的外表面；将所述钛酸锂/锂离子导体复合材料与碳材料的溶液混合后，依次进行干燥处理和低温热处理，得到钛酸锂/锂离子导体/碳复合材料，其中，碳材料包覆在所述钛酸锂/锂离子导体复合材料的外表面。6.如权利要求5所述钛酸锂/锂离子导体/碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述其他源化合物包括钛源、锗源、铝源、镧源、磷源中的至少一种；和/或，所述碳材料的溶液中包括：石墨烯材料和/或碳纳米管材料；和/或，所述络合剂包括柠檬酸、乙二醇中的至少一种；和/或，所述溶剂选自水、醇类试剂中的至少一种；和/或，所述沉淀剂包括氢氧化钠、氨水、碳酸铵中的至少一种；和/或，所述碳材料的溶液中溶剂选自水、醇类试剂中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帆，徐思奇，唐永炳，
申请(专利权)人：中国科学院深圳理工大学筹，
类型：发明
国别省市：