本发明专利技术提供了一种锂离子电池用负极活性物质及其制备方法，该方法包括：1)将二氧化钛、三氧化二铬、锂源及溶剂混合后，干燥除去溶剂，获得第一混合物；2)将步骤1中获得的第一混合物与低温熔盐的饱和溶液混合并干燥，获得第二混合物；3)将步骤2中获得的第二混合物煅烧，并除去低温熔盐，得到纳米钛酸铬锂；所述低温熔盐，为能够在煅烧条件下熔融并且不与混合物中的其它成分反应的盐，通过本发明专利技术所提供的方法制备的负极活性物质纳米钛酸铬锂的平均粒径为200-250nm，具有八面体结构，采用本发明专利技术所提供的负极活性物质纳米钛铬酸锂制备的电池，具有良好的首次放电比容量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种锂离子二次电池用负极活性物质和制备方法，以及采用该负极活性物质的锂离子二次电池。
技术介绍
随着信息技术的飞速发展，各种电子产品对电源的要求不断提高。锂离子电池由于能量密度大、循环寿命长、无记忆效应等优点，一直是人们研究和开发的热点。商品化的锂离子电池负极材料大多采用碳材料，但负极碳与有机电解液接触反应是碳负极材料在目前锂电池商业化应用中导致电池容量衰减的重要因素之一，同时此过程中会发生负极材料的体积膨胀，而引起材料粉体从铜集流体脱落直接导致电池循环寿命的下降。目前研究较多的新型“零应变”材料钛酸锂能够在一定程度上克服上述碳负极的缺点，但是其电压平台较高(135V/Li)，电导率较低等因素限制了其产业化应用范围和进度。钛酸铬锂作为一种新型负极材料，成为新的研究热点，钛酸铬锂材料理论比容量为157mAh/g，可逆比容量可达150mAh/g。不仅解决了碳材料接触反应和体积膨胀问题，同时电压比钛酸锂材料低，尤其重要的是其电导率在常温下为10_4-10_5S/cm，相对于钛酸锂材料有较大的提高，约高1000倍，低温下则差距更大(Solid State Ionics 117-1999265-271)。钛酸铬锂的制备方法一般有传统的高温固相法、溶胶凝胶法等，传统高温固相法是以Ti02、Cr203与Li2CO3或者LiOH等在900 1100°C高温下合成，反应时间一般为Mh，该方法优点是工艺简单，缺点是产物颗粒较粗大，一般都是微米级的，均勻性差，首次放电比容量较低；现有技术中还有通过溶胶凝胶法制备钛酸铬锂的，该方法一般采用钛、锂的有机醇盐和铬的无机盐为原料，经水解和溶胶凝胶工艺制备钛酸铬锂，该方法和传统的高温固相法相比，产物化学纯度高、均勻性好，但是该方法采用了有机化合物成本过高，另为操作复杂，限制了其广泛的应用，另外采用该方法所制备的钛酸铬锂作为负极活性物质的电池， 其首次放电比容量较低。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中钛酸铬锂的制备方法复杂，所制备的钛酸铬锂的平均粒径较大，采用钛酸铬锂制备的电池的首次放电比容量较小的技术问题，提供一种含有钛酸铬锂的负极活性物质及其制备方法。本专利技术提供一种纳米钛酸铬锂的制备方法，该方法包括1)将二氧化钛、三氧化二铬、锂源及溶剂混合后，干燥除去溶剂，获得第一混合物；2)将步骤1中获得的第一混合物与低温熔盐的饱和溶液混合并干燥，获得第二混合物；3)将步骤2中获得的第二混合物，煅烧并除去低温熔盐，得到纳米钛酸铬锂；所述低温熔盐，为能够在煅烧条件下熔融并且不与混合物中的其它成分反应的盐。本专利技术还提供一种负极活性物质，该活性物质含有纳米钛酸铬锂，所述纳米钛酸铬锂的平均粒径为200-250nm，该钛酸铬锂是由本专利技术所提供的钛酸铬锂的制备方法制备得到的。同时本专利技术还提供一种锂离子二次电池，该电池中包括电池壳体以及容纳于电池壳体中的电芯和非水电解液，所述电芯由正极、隔膜、负极依次叠放后折叠或卷绕形成，所述负极中含有本专利技术所提供的负极活性物质。本专利技术提供的钛酸铬锂材料的制备方法生产工艺简单，根据本专利技术提供的钛酸铬锂的制备方法制得的钛酸铬锂的平均粒径为200-250nm，纳米钛酸铬锂的颗粒呈八面体结构，本专利技术所制备的钛酸铬锂的平均粒径远小于现有技术中所提供的制备方法制备的钛酸铬锂的平均粒径，而且采用本专利技术所制备的纳米钛酸铬锂作为负极材料的电池具有较高的首次放电比容量。附图说明图1是本专利技术实施例1所制备的纳米钛酸铬锂的扫描电镜照片，放大倍数为 60. OOK具体实施例方式本专利技术的专利技术人通过大量实验发现，现有技术中，已有的钛酸铬锂的制备方法包括高温固相法、溶胶凝胶法等，传统高温固相法是以Ti02、Cr2O3与Li2CO3或者LiOH等在 900 1100°C高温下合成，反应时间一般为Mh，该方法优点是工艺简单，缺点是产物颗粒较粗大，一般都是微米级的，均勻性差；现有技术中还有通过溶胶凝胶法制备钛酸铬锂的， 该方法一般采用钛、锂的有机醇盐和铬的无机盐为原料，经水解和溶胶凝胶工艺制备钛酸铬锂，该方法和传统的高温固相法相比，产物化学纯度高、均勻性好，但是该方法采用了有机化合物成本过高，另为操作复杂，限制了其广泛的应用，另外，采用现有技术制备所制备的钛酸铬锂的电池的首次放电比容量较小，专利技术人通过研究发现采用本专利技术所提供的方法可以制备一种纳米钛酸铬锂，这种纳米钛酸铬锂具有八面体结构，采用该纳米钛酸铬锂制备的锂离子二次电池具有较高的首次放电比容量，专利技术人认为正是由于本专利技术所制备的钛酸铬锂具有特殊的八面体结构，以及所制备的钛酸铬锂的粒径较小，才能够有效提高电池的首次放电比容量。本专利技术提供一种含有纳米钛酸铬锂的负极活性物质的制备方法，该方法包括1)将二氧化钛、三氧化二铬、锂源及溶剂混合后，干燥除去溶剂，获得第一混合物；2)将步骤1中获得的第一混合物与低温熔盐的饱和溶液混合并干燥，获得第二混合物；3)将步骤2中获得的第二混合物，煅烧并除去低温熔盐，其中，所述低温熔盐为能够在煅烧条件下熔融并且不与混合物中的其它成分反应的盐。在步骤1中二氧化钛、三氧化二铬及锂源摩尔比为2 1 2 1.05，在优选情况下，二氧化钛、三氧化二铬及锂源的摩尔比为2 1 1.05。将二氧化钛、三氧化二铬、锂源及溶剂混合的方法为常规方法，例如可以使用搅拌、球磨的方法混合，本专利技术中采用球磨的方法混合。在步骤1中为了更好的二氧化钛、三氧化二铬及锂源相互分散，可以加入适量的溶剂，本专利技术中所采用的溶剂为无水乙醇，无水乙醇的量没有限定，能将二氧化钛、三氧化二铬及锂源分散均勻即可。步骤1中的干燥温度为80-100°C，干燥的目的是除去溶剂无水乙醇。步骤1中所述锂源可以是锂的有机盐、无机盐或锂的氢氧化物，例如，所述锂的无机盐可以是硝酸锂、碳酸锂；所述锂的有机盐可以是草酸锂、醋酸锂；所述锂的氢氧化物可以是氢氧化锂、水合氢氧化锂。优选情况下，所述锂源可以为碳酸锂、氢氧化锂和硝酸锂中的一种或几种。步骤2中的低温熔盐可以为各种能够在煅烧条件下熔融并且不与混合物中的其它成分反应的盐，选自氯化钾、碳酸钾、硫酸钾、硝酸钾、氯化钠、碳酸钠、硫酸钠、硝酸钠中的一种或几种。步骤2中第一混合物与低温熔盐的饱和溶液的混合方式为本领域所公知的混合方式，比如搅拌混合。步骤2中第一混合物和低温熔融盐的重量比为1 3 1 4。在步骤2中选用低温熔盐饱和溶液的目的是将第一混合物中的其他成分混合均勻，请解释其中的原理。制备过程中，第一混合物中各物质在低温熔融盐中扩散速度明显高于传统固相环境中，可以有效的加快反应速度，缩短反应时间，降低反应温度，并且能够使得第一混合物中各物质混合更加均勻。其中所述步骤2中的干燥的温度为100°C。步骤3中所述煅烧的条件可以为，反应温度为500°C -700°C，反应时间为3_16小时；优选条件下，反应温度为600°C，反应时间为12小时。所述除去低温熔盐的方法为常规方法，为本领域技术人员所公知。例如可以用水洗涤，所述水的用量足以完全除去所述低温熔盐即可。本专利技术提供一种锂离子二次电池，该电池中包括电池壳体以及容纳于电池壳体中的电芯和非水电解液，所述电芯由正极、隔膜、负极依次叠放后折叠或卷绕形成，所述负极中含有本专利技术提供的负极活本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种锂离子二次电池用负极活性物质的制备方法，其特征在于，该方法包括：１）将二氧化钛、三氧化二铬、锂源及溶剂混合后，干燥除去溶剂，获得第一混合物；２）将步骤１中获得的第一混合物与低温熔盐的饱和溶液混合并干燥，获得第二混合物；３）将步骤２中获得的第二混合物，煅烧并除去低温熔盐，得到纳米钛酸铬锂；所述低温熔盐，为能够在煅烧条件下熔融并且不与混合物中的其它成分反应的盐。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭姿珠，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94
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