一种氮磷共掺杂碳包覆的钛酸锂负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮磷共掺杂碳包覆的钛酸锂负极材料的制备方法，是以氮气、磷化氢气体分别作为氮源、磷源，利用非平衡磁控溅射技术溅射石墨靶材，在钛酸锂负极材料表面包覆一层氮磷共掺杂碳薄膜，该氮磷共掺杂碳薄膜中，氮掺杂量不低于5.0 wt%，磷掺杂量不低于2.0 wt%，Sp2结构的碳含量至少为70 at%。磷氮共掺杂可以有效提高钛酸锂电极材料的电导率和Li+扩散系数，在制备成锂离子半电池后，表现出较好的倍率性能。另外，本发明专利技术利用非平衡磁控溅射技术，不涉及高温过程，有效的避免晶粒长大和不必要的能源损耗，同时保证了高掺杂量，降低了制备成本，且制备过程可控性高、效率高、污染小，具有广阔的市场应用前景。具有广阔的市场应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种氮磷共掺杂碳包覆的钛酸锂负极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钛酸锂负极材料的制备，尤其涉及一种氮磷共掺杂碳包覆的钛酸锂负极材料其制备方法，属于复合材料领域和锂离子电池


技术介绍

[0002]以锂离子电池为代表的二次电池作为新能源储存设备能够稳定运行多年或几十年，是间歇性可再生能源大规模应用的关键。尖晶石Li4Ti5O12稳定放电平台约1.55 V (vs Li/Li+)，高于大多数电解质溶剂的还原电位，因此没有SEI膜的形成，是一种安全性较高的负极材料。同时，高电压消除了电镀锂的可能性。再者，在锂插入/提取过程中Li4Ti5O12具有极小的结构变化（零应变），保证了在长循环中良好的可逆性和结构稳定性，具有极好的市场应用前景。然而，使用这类材料的主要困难在于电导率（ca.10
‑
13 S cm
‑
1）和Li+扩散系数（10
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9~10
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13 cm2 s
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1）很低，这无法满足高倍率下的应用。
[0003]对钛酸锂电极材料表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮磷共掺杂碳包覆的钛酸锂负极材料，是以氮气、磷化氢气体分别作为氮源、磷源，利用非平衡磁控溅射技术溅射石墨靶，在钛酸锂负极材料表面包覆一层氮磷共掺杂碳薄膜而得。2.如权利要求1所述一种氮磷共掺杂碳包覆的钛酸锂负极材料，其特征在于：所述氮磷共掺杂碳薄膜中，氮掺杂量不低于5.0 wt%，磷掺杂量不低于2.0 wt%，Sp2结构的碳含量至少为70 at%。3.如权利要求1所述一种氮磷共掺杂碳包覆的钛酸锂负极材料的制备方法，包括以下工艺步骤：（1）将钛酸锂负极电极粉末真空干燥后放入磁控溅射装置真空镀膜室的旋转工架上，调整靶间距并抽真空至10
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4 Pa，开启旋转工架和石墨靶；（2）通入氩气、氮气、磷化氢气体，调节腔室工作气压保持在1.1Pa，采用非平衡磁控溅射技术，沉积氮磷共掺杂碳薄膜。4.如权利要求1所述一种氮磷共掺杂碳包覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，王政德，张俊彦，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：