本发明专利技术提供一种锂离子动力电池用负极材料碳包覆钛酸锂的制备方法，属于电化学能源材料技术领域。本发明专利技术采用二氧化钛先包覆碳，再进行锂化煅烧的工艺过程，二氧化钛表面包覆的碳层既有效抑制了烧结过程中颗粒的增大，又提高了钛酸锂材料的导电性；锂化时锂盐中掺入少量的草酸锂降低了溶液的碱度，有利于TiO2/C的熔融。本发明专利技术的目的在于克服传统固相法制备的钛酸锂材料粒径较大及电子导电率差导致的电池倍率性能差等缺点，提供了一种能够提高电池倍率性能，且工艺操作简单，适宜大规模生产的碳包覆钛酸锂材料的制备方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于电化学能源材料
技术介绍
钛酸锂材料是一种极具前景的锂离子电池负极材料，与传统的碳负极材料，钛酸锂作为锂离子电池负极材料具有明显的优势Li4Ti5O12具有明显的充放电平台，充放电结束时有明显的电压突变，具有良好的耐过充性能和耐过放性能；电压平台位于I. 55V(vs.Li/Li+)附近，不易引起金属锂析出或产生树枝状晶体，电池单元也不存在热失控和短路；充放电循环过程中，晶胞体积变化为O. 1% -O. 3%，被称为“零应变”材料，循环性能优异。但是Li4Ti5O12存在导电性差的缺陷，在大电流充放电时容量衰减迅速，倍率性能较差。提高Li4Ti5O12倍率性能的途径主要有以下几个方面(1)制备纳米粒径Li4Ti5O12 ; (2)制备多孔结构；(3)提高Li4Ti5O12的导电性。目前钛酸锂的主要合成方法为高温固相法，固相法适合大规模生产，制备工艺简单。CN10250280A公开了一种锂离子电池负极材料钛酸锂的制备方法，该方法是将锂源和钛源在水中直接混合后烘干，然后将固体产物在马弗炉中高温煅烧制得钛酸锂粉末。该制备方法虽然工艺简单，但得到的钛酸锂放电容量保持率低，电化学性能并不理想。CN102633300A公开了一种碳包覆钛酸锂负极材料及其制备方法和其应用。该方法首先将锂源、钛源和碳源粉碎成细粉，后续采用三次焙烧过程，虽然本法简化了加料操作，工艺简单，但是三次焙烧过程增加了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服传统固相法制备的钛酸锂材料粒径较大及电子导电率差导致的电池倍率性能差等缺点，提供了一种能够提高电池倍率性能，且工艺操作简单，适宜大规模生产的碳包覆钛酸锂材料的制备方法。其技术方案是，包括以下工艺步骤A)称取一定量的碳源和二氧化钛，其质量比为(3 5) 10，溶于一定量的酒精中，充分搅拌数小时，将混合物在烘箱中烘干；B)将步骤A中烘干的碳源与二氧化钛的混合物在惰性气氛中400 700°C下进行烧结，保温时间为5 8小时，自然降至室温，得到碳包覆的纳米二氧化钛；C)将锂化合物和二氧化钛，按照Li Ti= (O. 8 I. O) I的摩尔比进行配料，在均匀介质中球磨，烘干，在惰性气氛中600 900°C下烧结8 10小时，得到碳包覆的钛酸锂粉末。上述的二氧化钛为锐钛矿型。上述的碳源为蔗糖或葡萄糖或其混合物。上述的惰性气氛为氩气、氮气中的一种或其混合气体。上述的锂化合物为碳酸锂、醋酸锂中的至少一种与草酸锂的混合物，草酸锂的含量为I 5%。上述的球磨介质为丙酮或酒精。上述的烘干温度为80°C。上述的升温速率控制为120 180°C /小时。其技术效果为本专利技术采用高温固相法合成碳包覆钛酸锂材料，首先在二氧化钛表面包覆均匀的碳层，再将碳包覆的纳米二氧化钛与含锂化合物混合球磨，在惰性气氛下烧结，制得的碳包覆钛酸锂材料，克服了传统固相法所得材料粒径大的缺点，包覆的碳层抑制了烧结过程中的颗粒增大现象，同时也提高了电子导电率。此外，本专利技术锂盐采用碳酸锂与草酸锂的混合物，草酸锂的作用在于一方面调节混合物的PH值，因为碱度大不利于TiO2/C的熔融，另一方面残留的草酸根有利于烧结过程中的造孔，提高锂离子迁移的动力性能，从而提高电池的电流密度及功率密度。附图说明图I为本专利技术实施例一制备的尖晶石Li4Ti5O12的XRD图谱；图2为本专利技术实施例二制备的碳包覆钛酸锂材料首次充放电曲线图；图3为本专利技术实施例二制备的碳包覆钛酸锂材料在不同倍率下充放电循环性能图。图4为本专利技术实施例三制备的碳包覆钛酸锂材料在5C下的循环性能图。具体实施例方式实施例一分别称取3. Og蔗糖和6. Og 二氧化钛，置于250mL烧杯中，加入80mL无水乙醇，搅拌6h，将其置于80°C烘箱中烘干；烘干的蔗糖与二氧化钛的混合物在氮气中600°C下进行烧结，保温时间为5小时，自然降至室温，得到碳包覆的纳米二氧化钛；将碳酸锂与草酸锂的混合物(草酸锂的质量分数为1% )和二氧化钛，按照Li Ti=O. 8 I的摩尔比进行配料，在丙酮介质中球磨，烘干，在氮气中800°C下烧结10小时，得到碳包覆的钛酸锂粉末。实施例二 分别称取0.6g蔗糖和2.(^二氧化钛，置于2501^烧杯中，加入8011^无水乙醇，搅拌6h，将其置于80°C烘箱中烘干；烘干的蔗糖与二氧化钛的混合物在氮气中600°C下进行烧结，保温时间为5小时，自然降至室温，得到碳包覆的纳米二氧化钛；将碳酸锂与草酸锂的混合物(草酸锂的质量分数为1% )和二氧化钛，按照Li Ti=O. 8 I的摩尔比进行配料，在丙酮介质中球磨，烘干，在氮气中800°C下烧结10小时，得到碳包覆的钛酸锂粉末。实施例三分别称取2. Og葡萄糖和4. Og 二氧化钛，置于150mL烧杯中，加入60mL无水乙醇，搅拌6h，将其置于80°C烘箱中烘干；烘干的葡萄糖与二氧化钛的混合物在氮气中600°C下进行烧结，保温时间为5小时，自然降至室温，得到碳包覆的纳米二氧化钛；将醋酸锂与草酸锂的混合物(草酸锂的质量分数为1% )和二氧化钛，按照Li Ti=O. 8 I的摩尔比进行配料，在丙酮介质中球磨，烘干，在氮气中800°C下烧结10小时，得到碳包覆的钛酸锂粉末。实施例四分别称取2. Og葡萄糖和4. Og 二氧化钛，置于150mL烧杯中，加入60mL无水乙醇，搅拌6h，将其置于80°C烘箱中烘干；烘干的葡萄糖与二氧化钛的混合物在氮气中600°C下进行烧结，保温时间为5小时，自然降至室温，得到碳包覆的纳米二氧化钛；将碳酸锂与草酸锂的混合物(草酸锂的质量分数为2% )和二氧化钛，按照Li Ti=O. 8 I的摩尔比进行配料，在丙酮介质中球磨，烘干，在氮气中800°C下烧结10小时，得到碳包覆的钛酸锂粉末。权利要求1.，包括以下工艺步骤A)称取一定量的碳源和二氧化钛，其质量比为(3 5) 10，溶于一定量的酒精中，充分搅拌数小时，将混合物在烘箱中烘干；B)将步骤A中烘干的碳源与二氧化钛的混合物在惰性气氛中400 700°C下进行烧结，保温时间为5 8小时，自然降至室温，得到碳包覆的纳米二氧化钛；C)将锂化合物和二氧化钛，按照Li Ti= (O. 8 I. O) I的摩尔比进行配料，在均匀介质中球磨，烘干，在惰性气氛中600 900°C下烧结8 10小时，得到碳包覆的钛酸锂粉末。2.根据权利要求I所述的，其特征在于所述的碳源为蔗糖或葡萄糖或其混合物。3.根据权利要求I所述的，其特征在于所述的二氧化钛为锐钛矿型。4.根据权利要求I所述的，其特征在于所述的惰性气氛为氩气、氮气中的一种或其混合气体。5.根据权利要求I所述的，其特征在于所述的锂化合物为碳酸锂、醋酸锂中的至少一种与草酸锂的混合物，草酸锂的含量为I 5%。6.根据权利要求I所述的，其特征在于所述的球磨介质为丙酮或酒精。7.根据权利要求I所述的，其特征在于所述的烘干温度为80°C。8.根据权利要求I所述的，其特征在于所述的升温速率控制为120 180°C /小时。全文摘要本专利技术提供，属于电化学能源材料
本专利技术采用二氧化钛先包覆碳，再进行锂化煅烧的工艺过程，二氧化钛表面包覆的碳层既有效抑制了烧结过程中颗粒的增大，又提高了钛酸锂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子动力电池用负极材料碳包覆钛酸锂的制备方法，包括以下工艺步骤：A)称取一定量的碳源和二氧化钛，其质量比为：(3～5)∶10，溶于一定量的酒精中，充分搅拌数小时，将混合物在烘箱中烘干；B)将步骤A中烘干的碳源与二氧化钛的混合物在惰性气氛中400～700℃下进行烧结，保温时间为5～8小时，自然降至室温，得到碳包覆的纳米二氧化钛；C)将锂化合物和二氧化钛，按照Li∶Ti=(0.8～1.0)∶1的摩尔比进行配料，在均匀介质中球磨，烘干，在惰性气氛中600～900℃下烧结8～10小时，得到碳包覆的钛酸锂粉末。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：鄢俊敏，张新波，孟凡陆，尹彦斌，赵雪，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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