本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種亞氧化鈦改性鈦酸鋰復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著化石能源消耗及生態(tài)環(huán)境污染等問題的日益嚴(yán)重，新能源汽車的相關(guān)研究已成為當(dāng)前各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。新能源汽車技術(shù)的迅速發(fā)展對(duì)鋰離子電池的性能提出了更高的要求。開發(fā)高比能量、高比功率和長(zhǎng)壽命的高性能鋰離子電池成為必然趨勢(shì)。尖晶石型鈦酸鋰（Li4Ti5O12）材料具有較高鋰離子脫嵌電位，且該材料在鋰離子的嵌入和脫出過(guò)程中結(jié)構(gòu)幾乎不發(fā)生變化，是一種“零應(yīng)變”新材料。但是由于鈦酸鋰（Li4Ti5O12）具有較差的導(dǎo)電性（電導(dǎo)率10-9 S/cm），在高倍率環(huán)境下工作時(shí)，其比容量衰減迅速。因此，需提高Li4Ti5O12的導(dǎo)電性能，使其具有高倍率性能，才能更好的適應(yīng)動(dòng)力鋰離子電池的需求。
目前，改善Li4Ti5O12導(dǎo)電性的途徑主要包括提高比表面、離子摻雜改性及引入第二相導(dǎo)電材料等。前兩種方法雖具有顯著效果，但由于其操作工藝復(fù)雜，且成本較高，不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。而第三種方法中所使用的導(dǎo)電相材料主要為碳材料，但是碳材料循環(huán)性較差，且在高電流密度下易被電解液腐蝕。因此，需要一種穩(wěn)定性高且耐腐蝕的導(dǎo)電材料作為導(dǎo)電相。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種亞氧化鈦改性鈦酸鋰復(fù)合材料及其制備方法，以提高鈦酸鋰負(fù)極材料的導(dǎo)電性能，使其適用于動(dòng)力鋰離子電池。該方法操作工藝簡(jiǎn)單，利于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明所述亞氧化鈦改性鈦酸鋰復(fù)合材料，其化學(xué)式為L(zhǎng)i4Ti5O12/TixOy，其中0.5﹤x/y﹤1。本發(fā)明所述的亞氧化鈦改性鈦酸鋰復(fù)合材料制備方法的工藝步驟如下：
步驟1將原料二氧化鈦(TiO2)及鈦酸鋰(Li4Ti5O12)粉末于30～100℃下干燥2～10h。按照配比稱取干燥后的原料。
步驟2將步驟1計(jì)量好的原料放入球磨機(jī)中，加入無(wú)水乙醇或工業(yè)酒精后進(jìn)行濕磨，球料比為（4～9）:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為100～300r/min，球磨時(shí)間為3～10h，將機(jī)械化球磨后的混合漿料烘干后得混合料。
步驟3將步驟2中所得的混合料與聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到分散劑中，攪拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解得溶膠，其中，所述聚乙烯吡咯烷酮與二氧化鈦的質(zhì)量比為1：(11～15)，分散劑添加量以淹沒粉末為限。
步驟4將步驟3中的溶膠置于40～80℃下烘干，然后于惰性氣氛或真空爐中950~1150℃燒結(jié)2.5-4h，自然冷卻至室溫取出，即得亞氧化鈦改性鈦酸鋰復(fù)合材料。
上述方法中，二氧化鈦與鈦酸鋰的物質(zhì)的量的比值為0.2～1.32；
上述方法中，混合漿料的干燥溫度為30～100℃，干燥時(shí)間為2～20h。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
1.本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)亞氧化鈦改性鈦酸鋰復(fù)合材料的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
2.本發(fā)明中的亞氧化鈦改性鈦酸鋰復(fù)合材料具有更高的導(dǎo)電性及耐腐蝕性，可進(jìn)一步提高動(dòng)力鋰離子電池的倍率充放電性能和循環(huán)性能。
附圖說(shuō)明
圖1是實(shí)施例1制備的亞氧化鈦改性鈦酸鋰復(fù)合材料的恒流充放電曲線圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
實(shí)施例 1
將二氧化鈦及鈦酸鋰(Li4Ti5O12)納米粉末原料置于烘箱中30℃干燥10h，分別稱取5g二氧化鈦及243.75g鈦酸鋰；將稱取的原料加入500ml無(wú)水乙醇，采用球磨機(jī)球磨，磨球?yàn)橛操|(zhì)合金球，球料比為4:1，轉(zhuǎn)速為100r/min，球磨時(shí)間為10h；將球磨后的混合物漿料過(guò)篩分離后在30℃下干燥20h；將過(guò)篩后的混合料加入0.45g聚乙烯吡咯烷酮及400ml無(wú)水乙醇，采用攪拌器攪拌5h后置于烘箱內(nèi)40℃干燥48h；然后在氬氣氣氛下950℃煅燒4h，冷卻至室溫后取出即得亞氧化鈦改性鈦酸鋰復(fù)合材料。
以鋰片為負(fù)極，在充滿氬氣的手套箱內(nèi)，制作扣式電池，在1~3V電壓范圍內(nèi)做恒流充放電測(cè)試，其充放電比容量為171 mAhg-1（0.2C），158.8 mAhg-1（0.5C），151.2 mAhg-1（1C），146.9 mAhg-1（2C），138.3 mAhg-1（5C），126.7 mAhg-1（10C）。
實(shí)施例 2
將二氧化鈦及鈦酸鋰(Li4Ti5O12)微米粉末原料置于烘箱中100℃干燥2h，分別稱取5g二氧化鈦及36.93g鈦酸鋰；將稱取的原料加入100ml工業(yè)酒精，采用球磨機(jī)球磨，磨球?yàn)檠趸喦?，球料比?:1，轉(zhuǎn)速為300r/min，球磨時(shí)間為3h。將球磨后的混合物漿料過(guò)篩分離后在100℃下干燥2h；將過(guò)篩后的混合料加入0.33g聚乙烯吡咯烷酮及800ml工業(yè)酒精，采用攪拌器攪拌3h后置于烘箱內(nèi)80℃干燥30h；然后在真空碳管爐中1150℃煅燒2.5h，冷卻至室溫后取出即得亞氧化鈦改性鈦酸鋰復(fù)合材料。
以鋰片為負(fù)極，在充滿氬氣的手套箱內(nèi)，制作扣式電池，在1~3V電壓范圍內(nèi)做恒流充放電測(cè)試，其充放電比容量為170 mAhg-1（0.2C），155.5 mAhg-1（0.5C），150 mAhg-1（1C），142.2 mAhg-1（2C），135.5 mAhg-1（5C），125.8. mAhg-1（10C）。