專利名稱：碳包覆的介孔鈦酸鋰鋰離子電池負極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域中的一種碳包覆的介孔鈦酸鋰鋰離子電池負極材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著全球資源緊缺加劇及環(huán)境的不斷惡化，綠色可再生新能源的開發(fā)逐漸得到人們的重視，清潔儲能設(shè)備受到世界各國的大力關(guān)注。鋰離子電池具有高電壓、高容量、體積小、質(zhì)量輕、無記憶功能、循環(huán)壽命長、安全性能好等優(yōu)點，污染小，成為當今便攜式電子產(chǎn)品的可再充式電源的首選對象，并在電動汽車、空間技術(shù)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，是目前各國致力開發(fā)的儲能裝置。目前廣泛應(yīng)用的石墨類碳負極雖然具有成本低廉，可逆嵌脫鋰的性能良好，但是傳統(tǒng)的石墨負極材料的體積能量密度較低，不可逆容量損失較大，制約了高能量密度電池的應(yīng)用，因此尋求具有安全性好、可靠性高、長壽命和高功率等優(yōu)點的新型鋰離子電池負極材料一直受到科研人員的重視，也是需要突破的關(guān)鍵性技術(shù)問題。鈦酸鋰是新一代鋰離子電池最有希望的負極候選材料之一，其電壓平臺在1. 5V 左右，理論質(zhì)量比容量為175mAh · 同時這種材料具有以下優(yōu)點(1)在充放電過程中不會發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，被譽為“零應(yīng)變材料”；(2)相對于Li+/Li的放電電壓較高，不與電解液發(fā)生反應(yīng)且不易引起金屬鋰析出，安全性有保障；(3)鋰離子擴散系數(shù)OX10-8Cm2/S)比碳負極高一個數(shù)量級；(4)庫侖效率高、原料無毒、價廉，適合環(huán)保和大規(guī)模開發(fā)；( 化學(xué)穩(wěn)定性好、制備簡單，是一種很有前景的鋰離子電池負級材料，預(yù)計在動力電池方面會有所作為。然而，該材料本身導(dǎo)電性很差，導(dǎo)致高倍率充放電容量很低，限制了它的商品化應(yīng)用。人們一直致力于改善該材料的導(dǎo)電性研究，如從制備方法上致力于細小粒徑乃至于納米級的具有介孔結(jié)構(gòu)的Li4Ti5O12合成研究，以期縮短鋰離子的遷移路徑，提高倍率性能；從包覆技術(shù)入手如包覆碳提高導(dǎo)電性；摻雜其他金屬元素或?qū)⑩佀徜囍械腡i4+部分還原成Ti3+，提高電導(dǎo)率以改善倍率性能等。雖然這些方法對Li4Ti5O12的倍率性能有所改善，但其性能仍不能滿足實際需求。本發(fā)明提供了一種具有高倍率充放電性能的介孔鈦酸鋰負極材料及其制備方法，該材料具有優(yōu)異的高倍率充放電性能，同時其制備方法簡單、可控、易于規(guī)?；a(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種碳包覆的介孔鈦酸鋰鋰離子電池材料及其制備方法。本發(fā)明所提供的碳包覆的介孔鈦酸鋰鋰離子電池負極材料，其特征在于該材料由 5 150nm的納米晶自組裝形成直徑為0. 1 10 μ m的顆粒團聚體，具有介孔結(jié)構(gòu)，平均孔徑為2 6nm，碳含量為0. 5 5 %。該介孔鈦酸鋰負極材料可按照包括下述步驟的方法制備(1)取0. 02 2g的添加劑，將其加入有機溶液中，直接使用或取其懸浮液使用；(2)在步驟⑴得到的溶液中加入鈦源，使其的濃度為0.02 0.5mol/L，攪拌后，按Li Ti =4 5加入含鋰化合物，攪拌；(3)將步驟(2)所得的溶液裝入反應(yīng)釜中，填充度50 80%，在烘箱中進行熱處理，熱處理結(jié)束后得到白色沉淀物，洗滌，干燥；(4)將干燥后的樣品置于保護性氣氛中，并在不同溫度下煅燒一定時間，最后獲得不同粒徑的具有介孔結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰，該鈦酸鋰樣品可作為鋰離子電池負極材料。上述步驟(1)中所使用添加劑為甘氨酸、賴氨酸、丙氨酸、谷氨酸、乙醇胺中的一種或幾種。上述步驟O)中所使用的鈦源為鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯、鈦酸四乙酯、四氯化鈦中的一種或幾種；含鋰化合物為氫氧化鋰、乙酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰、硫酸鋰中的一種或幾種。上述步驟(3)中的熱處理溫度為150°C 240°C，反應(yīng)時間為8 72小時。上述步驟中的保護性氣氛為氬氣、氮氣、氬氣或氮氣和氫氣的混合氣體；煅燒溫度為300 900°C，煅燒時間為0. 5 72小時。本發(fā)明利用溶劑熱的工藝特點，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，調(diào)整反應(yīng)物與溶劑種類，經(jīng)過熱處理，獲得碳包覆的介孔鈦酸鋰，且該鈦酸鋰具有部分三價鈦。在本發(fā)明制備中，添加劑起著以下三個作用(1)添加劑自身反應(yīng)或與溶劑反應(yīng)產(chǎn)生水，有利于鈦源的水解；(2)添加劑自身反應(yīng)或與溶劑反應(yīng)產(chǎn)生有機物，吸附在鈦酸鋰顆粒的表面，防止顆粒團聚；(3)在還原性氣氛中熱處理時，吸附在顆粒表面的有機物碳化，同時鈦酸鋰中的Ti4+部分還原成 Ti3+。本發(fā)明制備具有碳包覆的介孔鈦酸鋰，化學(xué)成分均一，比表面積大，碳包覆和部分三價鈦有利于鋰離子和電子的遷移，其在高倍率下充放電容量較高，庫倫效率接近100%，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。通過控制添加劑的加入量，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度和時間，可以控制碳包覆的介孔鈦酸鋰的顆粒粒徑范圍(0. 1 10 μ m)和碳的含量(0.5 5%)。工藝過程簡單，制備參數(shù)易于控制，重復(fù)性好，可以規(guī)?；铣伞１景l(fā)明的碳包覆的介孔鈦酸鋰材料可用作鋰離子電池的負極材料。


圖1為實施例1中碳包覆的介孔鈦酸鋰的X-射線衍射圖譜。圖2為實施例1中碳包覆的介孔鈦酸鋰整體形貌的掃描電鏡照片。圖3為實施例1中碳包覆的介孔鈦酸鋰的孔徑分布圖。圖4為實施例1中碳包覆的介孔鈦酸鋰的電子順磁共振譜。圖5為實施例1中碳包覆的介孔鈦酸鋰在2C時的充放電曲線。圖6為實施例1中碳包覆的介孔鈦酸鋰在20C時的充放電曲線。
具體實施例方式本發(fā)明的主要實施過程為(1)取一定量的添加劑，將其溶于有機溶液中，添加劑的量為0. 02 2g，直接使用或取其懸浮液使用；(2)在得到的溶液中加入一定量鈦源，使其的濃度為0.02 0.5mol/L，攪拌后，按 Li Ti = 4 5加入含鋰化合物，攪拌一段時間；
(3)將所得的溶液裝入反應(yīng)釜中，填充度為50 80%，在烘箱中進行熱處理，控制溫度在150°C 240°C之間，連續(xù)反應(yīng)為8 72小時，熱處理結(jié)束后得到白色色沉淀物，洗滌，干燥；(4)將干燥后的樣品分別在氬氣、氮氣、氬氣或氮氣和氫氣的混合氣氛保護下，在 300 900°C之間煅燒0. 5 72個小時，最后獲得不同粒徑的碳包覆的介孔鈦酸鋰，該鈦酸鋰樣品可作為鋰離子電池負極材料。以下通過實施例進一步闡明本發(fā)明的特點，但不局限于實施例。下述實施例中的實驗方法，如無特別說明，均為常規(guī)方法。實施例1 在攪拌下將1. 2g甘氨酸加入到60mL無水乙醇中，攪拌lh，隨后靜置20min，去除沉淀，取上層懸浮液備用。在攪拌下將3ml的鈦酸四丁酯加入懸浮液中，攪拌lh，再加入 0. 2961g氫氧化鋰，攪拌池。將獲得的溶液倒入容量為IOOml的反應(yīng)釜中，填充度為60%， 在烘箱中于200°C反應(yīng)20h。待反應(yīng)釜降至室溫后，收集產(chǎn)物，并將產(chǎn)物用乙醇離心洗滌，最后將洗滌后的產(chǎn)物放入烘箱，干燥后即得鈦酸鋰原晶。將所得的鈦酸鋰原晶在氮氣氣氛下 500°C煅燒2h，即得灰色鈦酸鋰粉末。其圖1為此實施例制備的鈦酸鋰粉體的X-射線衍射圖譜，從圖譜中可以看出，其物相為立方尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰結(jié)晶性良好。通過元素分析， 得其含碳量為0.78%。圖2為此粉體在JEOL JSM-6700型場發(fā)射掃描電鏡下的整體形貌的照片，可以看出此粉體顆粒有大有小，小顆粒大約為IOOnm左右，大顆粒約為1 3μπι左右，均由20nm左右的納米晶組成。圖3為所得樣品的孔徑分布圖，由圖中可以看出，樣品為介孔結(jié)構(gòu)，孔徑分布在3 5nm之間。圖4為所得樣品的電子順磁共振譜，由圖可以看出，樣品具有氧空位和Ti3+信號。將此粉體、導(dǎo)電碳黑和粘結(jié)劑PVDF(聚偏氟乙烯)按質(zhì)量比7 1.5 1.5混合研磨均勻，然后加入適量溶劑NMP(N-甲基吡咯烷酮)，調(diào)勻成漿后均勻涂覆于銅箔上，100°C下真空烘干得到極片。以金屬鋰片為對極，Imol LiPF6/ EC+DMC+EMC(體積比1 1 1)為電解液，聚丙烯材料為隔膜，在充滿氬氣的手套箱內(nèi)組裝成2025型扣式電池。采用LAND CT2001A電池測試系統(tǒng)，以恒定的電流密度進行充放電測試，充放電電壓范圍在1 3V之間，充放電電流密度為335mA · g—1 QC)。圖5和圖6為得到的充放電測試曲線，從圖中可以看出，該材料作為鋰離子電池的負極時表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，其首次放電比容量為173. SmAh.g—1，充電比容量為171. OmAh ·Ρ，非常接近其理論容量175mAh · g—1。經(jīng)過200次充放電之后，其放電比容量保持為163. 3mAh · g—1。當充放電電流密度為3350mA · g—1 (20C)時，其首次放電比容量為146mAh · g—1，充電比容量為 138. 2mAh · g—1，經(jīng)過200次充放電之后，其放電比容量保持為135. 2mAh · g—1。實施例2 在攪拌下將1. 2g甘氨酸加入到60mL無水乙醇中，攪拌lh，隨后靜置20min，去除沉淀，取上層懸浮液備用。在攪拌下將3ml的鈦酸四丁酯加入懸浮液中，攪拌lh，再加入 0. 2961g氫氧化鋰，攪拌池。將獲得的溶液倒入容量為IOOml的反應(yīng)釜中，填充度為60%， 在烘箱中于200°C反應(yīng)20h。待反應(yīng)釜降至室溫后，收集產(chǎn)物，并將產(chǎn)物用乙醇離心洗滌， 干燥即得鈦酸鋰原晶。將所得的鈦酸鋰原晶在氮氣氣氛下300°C煅燒0. 5h，即得灰色鈦酸鋰粉末。χ-射線衍射圖譜結(jié)果表明，其物相為立方尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰。通過元素分析， 得其含碳量為0.8%。通過電子順磁共振譜，可以看出樣品具有氧空位和Ti3+信號。掃描電鏡觀察結(jié)果表明，顆粒較均勻，顆粒大約為IOOnm左右，均由5nm左右的納米晶組成。所得樣品的孔徑分布圖表明樣品為介孔結(jié)構(gòu)，孔徑分布在3 6nm之間。將此粉體、導(dǎo)電碳黑和粘結(jié)劑PVDF(聚偏氟乙烯)按質(zhì)量比7 1.5 1.5混合研磨均勻，然后加入適量溶劑NMP(N-甲基吡咯烷酮)，調(diào)勻成漿后均勻涂覆于銅箔上，100°C下真空烘干得到極片。以金屬鋰片為對極，Imol · L—1 LiPF6/EC+DMC+EMC(體積比1 1 1)為電解液，聚丙烯材料為隔膜，在充滿氬氣的手套箱內(nèi)組裝成2025型扣式電池。采用LAND CT2001A電池測試系統(tǒng)，以恒定的電流密度進行充放電測試，充放電電壓范圍在1 3V之間，充放電電流密度為 335mA ·ΚΗ20。充放電測試結(jié)果，該材料作為鋰離子電池的負極時表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，其首次放電比容量為174. 2mAh .g—1，充電比容量為165. 4mAh ^―1，在經(jīng)過200次充放電之后，其放電比容量保持為151. 2mAh · g—1。當充放電電流密度為3350mA · g—1 (20C)時，其首次放電比容量為139. 2mAh ^―1，充電比容量為132. ^lAh.g—1，經(jīng)過200次充放電之后，其放電比容量保持為115. 6mAh · g—1。實施例3 在攪拌下將0. 02g賴氨酸加入到60mL異丙醇中，攪拌lh，在攪拌下將1. 5ml的鈦酸四丁酯緩慢逐滴加入懸浮液中，攪拌lh，再加入0. 2432g硝酸鋰，攪拌池。將獲得的溶液倒入容量為IOOml的反應(yīng)釜中，填充度為80%，在烘箱中于150°C反應(yīng)72h。待反應(yīng)釜降至室溫后，收集產(chǎn)物，并將產(chǎn)物用乙醇離心洗滌，干燥后即得鈦酸鋰原晶。將所得的鈦酸鋰原晶在氮氣氣氛下900°C煅燒72h，即得灰色鈦酸鋰粉末。X-射線衍射圖譜結(jié)果表明，其物相為立方尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰。通過元素分析，得其含碳量為0. 5 %。通過電子順磁共振譜，可以看出樣品具有氧空位和Ti3+信號。掃描電鏡觀察結(jié)果表明，此粉體顆粒尺寸在7 10 μ m之間，由150nm左右的納米晶組成。所得樣品的孔徑分布圖表明樣品為介孔結(jié)構(gòu)，孔徑分布在 2 3nm之間。將此粉體、導(dǎo)電碳黑和粘結(jié)劑PVDF(聚偏氟乙烯)按質(zhì)量比7 1.5 1.5 混合研磨均勻，然后加入適量溶劑NMP (N-甲基吡咯烷酮)，調(diào)勻成漿后均勻涂覆于銅箔上，100°C下真空烘干得到極片。以金屬鋰片為對極，Imol · I^LiPFe/EC+DMC+EMC^體積比 1:1: 1)為電解液，聚丙烯材料為隔膜，在充滿氬氣的手套箱內(nèi)組裝成2025型扣式電池。采用LANDCT2001A電池測試系統(tǒng)，以恒定的電流密度進行充放電測試，充放電電壓范圍在1 3V之間，充放電電流密度為335mA · g"1 (2C)。充放電測試結(jié)果，該材料作為鋰離子電池的負極時表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，其首次放電比容量為159. 4mAh · g—1，充電比容量為158. ImAh · g—1，在經(jīng)過200次充放電之后，其放電比容量保持為154. 6mAh · g—1。當充放電電流密度為3350mA · g—1 (20C)時，其首次放電比容量為129. 5mAh · g—1，充電比容量為 124. 3mAh · g—1，經(jīng)過200次充放電之后，其放電比容量保持為120. 6mAh · g—1。實施例4 在攪拌下將2g丙氨酸加入到60mL乙二醇中，攪拌lh，在攪拌下將9ml的鈦酸四異丙酯緩慢逐滴加入懸浮液中，攪拌下加入3. 0710g硫酸鋰，攪拌池。將獲得的溶液倒入容量為IOOml的反應(yīng)釜中，填充度為70%，在烘箱中于反應(yīng)他。待反應(yīng)釜降至室溫后，收集產(chǎn)物，并將產(chǎn)物用乙醇離心洗滌，干燥后即得鈦酸鋰原晶。將所得的鈦酸鋰原晶在氬氣氣氛下800°C煅燒4h，即得灰色鈦酸鋰粉末。X-射線衍射圖譜結(jié)果表明，其物相為立方尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰。通過元素分析，得其碳含量為5%。通過電子順磁共振譜，可以看出樣品具有氧空位和Ti3+信號。掃描電鏡觀察結(jié)果表明，此粉體顆粒有大有小，小顆粒大約為300nm左右，大顆粒約為4 5 μ m左右，均由35nm左右的納米晶組成。所得樣品的孔徑分布圖表明樣品為介孔結(jié)構(gòu)，孔徑分布在2 4nm之間將此粉體、導(dǎo)電碳黑和粘結(jié)劑PVDF(聚偏氟乙烯)按質(zhì)量比7 1.5 1.5混合研磨均勻，然后加入適量溶劑NMP(N-甲基吡咯烷酮)，調(diào)勻成漿后均勻涂覆于銅箔上，10(TC下真空烘干得到極片。以金屬鋰片為對極， Imol · I^LiPFe/EC+DMC+EMC^體積比1 1 1)為電解液，聚丙烯材料為隔膜，在充滿氬氣的手套箱內(nèi)組裝成2025型扣式電池。采用LAND CT2001A電池測試系統(tǒng)，以恒定的電流密度進行充放電測試，充放電電壓范圍在1 3V之間，充放電電流密度為335mA · g"1 (2C)。 充放電測試結(jié)果，該材料作為鋰離子電池的負極時表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，其首次放電比容量為170. ImAh ^―1，充電比容量為169. 3mAh ^―1，在經(jīng)過200次充放電之后，其放電比容量保持為163. 6mAh · g—1。當充放電電流密度為3350mA · g—1 (20C)時，其首次放電比容量為140. 2mAh .g—1，充電比容量為135mAh .g—1，經(jīng)過200次充放電之后，其放電比容量保持為 130. 4mAh · g-1。實施例5 在攪拌下將1. 2g谷氨酸加入到60mL乙二醇中，攪拌lh，在攪拌下將0. 27ml的鈦酸四乙酯滴加入懸浮液中，攪拌下加入0. 1228g硫酸鋰，攪拌2h。將獲得的溶液倒入容量為 IOOml的反應(yīng)釜中，填充度為70%，在烘箱中于200°C反應(yīng)36h。待反應(yīng)釜降至室溫后，收集產(chǎn)物，并將產(chǎn)物用乙醇離心洗滌，干燥后即得鈦酸鋰原晶。將所得的鈦酸鋰原晶在氬氣和氫氣的混合氣氣氛下600°C煅燒3h，即得灰色鈦酸鋰粉末。X-射線衍射圖譜結(jié)果表明，其物相為立方尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰。通過元素分析，得其含碳量為3.3%。通過電子順磁共振譜，可以看出樣品具有氧空位和Ti3+信號。掃描電鏡觀察結(jié)果表明，此粉體顆粒有大有小， 小顆粒大約為IOOnm左右，大顆粒約為2 4μπι左右，均由25nm左右的納米晶組成。所得樣品的孔徑分布圖表明樣品為介孔結(jié)構(gòu)，孔徑分布在2. 5 4. 5nm之間將此粉體、導(dǎo)電碳黑和粘結(jié)劑PVDF(聚偏氟乙烯)按質(zhì)量比7 1.5 1.5混合研磨均勻，然后加入適量溶劑NMP(N-甲基吡咯烷酮)，調(diào)勻成漿后均勻涂覆于銅箔上，100°C下真空烘干得到極片。以金屬鋰片為對極，Imol · I^LiPFe/EC+DMC+EMC^體積比1 1 1)為電解液，聚丙烯材料為隔膜，在充滿氬氣的手套箱內(nèi)組裝成2025型扣式電池。采用LAND CT2001A電池測試系統(tǒng)，以恒定的電流密度進行充放電測試，充放電電壓范圍在1 3V之間，充放電電流密度為 335mA -^(20。充放電測試結(jié)果，該材料作為鋰離子電池的負極時表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，其首次放電比容量為170. 4mAh .g—1，充電比容量為168. 5mAh ^―1，在經(jīng)過200次充放電之后，其放電比容量保持為161. 7mAh · g—1。當充放電電流密度為3350mA · g—1 (20C)時，其首次放電比容量為139mAh ^―1，充電比容量為134. 2mAh ^―1，經(jīng)過200次充放電之后，其放電比容量保持為128. 6mAh · g—1。實施例6 在攪拌下將0. 3g乙醇胺加入到60mL異丙醇中，攪拌lh，在攪拌下將3. 3ml的四氯化鈦加入溶液中，攪拌lh，再加入1.4498g氯化鋰，攪拌池。將獲得的溶液倒入容量為 IOOml的反應(yīng)釜中，填充度為50%，在烘箱中于200°C反應(yīng)20h。待反應(yīng)釜降至室溫后，收集產(chǎn)物，并將產(chǎn)物用乙醇離心洗滌，干燥后即得鈦酸鋰原晶。將所得的鈦酸鋰原晶在氮氣和氫氣的混合氣氣氛下400°C煅燒他，即得灰色鈦酸鋰粉末。X-射線衍射圖譜結(jié)果表明，其物相為立方尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰。通過元素分析，得其碳含量為2.1%。通過電子順磁共振譜，可以看出樣品具有氧空位和Ti3+信號。掃描電鏡觀察結(jié)果表明，此粉體顆粒有大有小，小顆粒大約為IOOnm左右，大顆粒約為1 μ m左右，均由12nm左右的納米晶組成。所得樣品的孔徑分布圖表明樣品為介孔結(jié)構(gòu)，孔徑分布在3 5. 5nm之間將此粉體、導(dǎo)電碳黑和粘結(jié)劑 PVDF (聚偏氟乙烯)按質(zhì)量比7 1.5 1.5混合研磨均勻，然后加入適量溶劑NMP (N-甲基吡咯烷酮)，調(diào)勻成漿后均勻涂覆于銅箔上，100°C下真空烘干得到極片。以金屬鋰片為對極，Imol · I^LiPFe/EC+DMC+EMC^體積比1 1 1)為電解液，聚丙烯材料為隔膜，在充滿氬氣的手套箱內(nèi)組裝成2025型扣式電池。采用LAND CT2001A電池測試系統(tǒng)，以恒定的電流密度進行充放電測試，充放電電壓范圍在1 3V之間，充放電電流密度為335mA · g"1 (2C)。 充放電測試結(jié)果，該材料作為鋰離子電池的負極時表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，其首次放電比容量為171.6mAh ^―1，充電比容量為167. ^lAh.g—1，在經(jīng)過200次充放電之后，其放電比容量保持為160. 2mAh · g—1。當充放電電流密度為3350mA · g—1 (20C)時，其首次放電比容量為143mAh .g—1，充電比容量為136. 5mAh .g—1，經(jīng)過200次充放電之后，其放電比容量保持為 130. 4mAh · g-1。
權(quán)利要求
1.一種碳包覆的介孔鈦酸鋰鋰離子電池負極材料，該材料由5 150nm的納米晶自組裝形成直徑為0. 1 10 μ m的顆粒團聚體，具有介孔結(jié)構(gòu)，平均孔徑為2 6nm，碳含量為 0. 5 5%。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的碳包覆的介孔鈦酸鋰鋰離子電池負極材料的方法，包括以下步驟(1)取0.02 2g的添加劑，將其溶于有機溶液中，直接使用或取其懸浮液使用；(2)在步驟(1)得到的溶液中加入鈦源，使其的濃度為0.02 0.5mol/L，按Li Ti =4 5加入含鋰化合物，攪拌；(3)將步驟( 所得的溶液裝入反應(yīng)釜中，填充度50 80%，在烘箱中進行熱處理，熱處理結(jié)束后得到白色沉淀物，洗滌，干燥；(4)將干燥后的樣品置于保護性氣氛中，并在不同溫度下煅燒一定時間，最后獲得不同粒徑的具有介孔結(jié)構(gòu)的碳包覆的鈦酸鋰，該鈦酸鋰樣品可作為鋰離子電池負極材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳包覆的介孔鈦酸鋰鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中所使用添加劑為甘氨酸、賴氨酸、丙氨酸、谷氨酸、乙醇胺中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳包覆的介孔鈦酸鋰鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于所述步驟O)中所使用的鈦源為鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯、鈦酸四乙酯、四氯化鈦中的一種或幾種；含鋰化合物為氫氧化鋰、乙酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰、硫酸鋰中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳包覆的介孔鈦酸鋰鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的熱處理溫度為150°C 240°C，反應(yīng)時間為8 72小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳包覆的介孔鈦酸鋰鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于所述步驟中的保護性氣氛為氬氣、氮氣、氬氣或氮氣和氫氣的混合氣體；煅燒溫度為300 900°C，煅燒時間為0. 5 72小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳包覆的介孔鈦酸鋰鋰離子電池負極材料及其制備方法。該材料由5～150nm的納米晶自組裝形成直徑為0.1～10μm的顆粒團聚體，具有介孔結(jié)構(gòu)，平均孔徑為2～6nm，碳含量為0.5～5％。該鈦酸鋰樣品可作為鋰離子電池負極材料。
文檔編號H01M4/485GK102544468SQ20121002918
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者關(guān)翔鋒, 李廣社, 李莉萍, 陳小梅 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所