本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料的制備方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池的飛速發(fā)展依賴于新型能源材料的開發(fā)和綜合技術(shù)的進(jìn)步，其中新型電極材料尤其是負(fù)極材料的探索和研究就顯得尤為重要，自從商用鋰離子電池出現(xiàn)以來，石墨負(fù)極就牢牢占據(jù)著鋰離子電池負(fù)極材料的統(tǒng)治地位，從人造石墨、天然石墨，再到中間相石墨，已經(jīng)接近石墨材料理論容量372mAh/g，這嚴(yán)重制約了鋰離子電池能量密度的提高，與石墨材料相比，鈦酸鋰具有明顯的優(yōu)勢(shì)，鈦酸鋰為零應(yīng)變材料，循環(huán)性能好，放電電壓平穩(wěn)，安全性能好；而硅在作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，每個(gè)原子最多可結(jié)合4.4個(gè)鋰原子，其中硅原子形成Li22Si5合金，理論比容量高達(dá)4200mAh/g，且對(duì)鋰點(diǎn)位較低，但是這種材料也存在一個(gè)缺點(diǎn)，在脫嵌循環(huán)中，硅晶格和微觀結(jié)構(gòu)變化較大，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的體積膨脹和收縮；因此，提供一種工藝合理、成本低廉、產(chǎn)物性能穩(wěn)定、電化學(xué)性能優(yōu)良的鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料的制備方法是非常有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種工藝合理、成本低廉、產(chǎn)物性能穩(wěn)定、電化學(xué)性能優(yōu)良的鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料的制備方法。

本發(fā)明技術(shù)方案是：一種鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，該方法的具體步驟：

（1）按照配比稱取摩爾比Li：Ti為4.2-4.6:5的鋰鹽和二氧化鈦置于球磨罐中，加入分散劑和鋯球，進(jìn)行濕法球磨混勻，球磨后的物料進(jìn)行干燥；

（2）干燥料放入CVD爐內(nèi)，加入石墨和氧化亞硅，干燥料、石墨和氧化亞硅的重量配比為：干燥料75-80份，石墨9-12份，氧化亞硅9-12份，通入惰性氣體；

（3）調(diào)節(jié)通入氣體的參數(shù)和燒結(jié)條件，合成鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料。

所述的步驟（1）中的鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰、氯化鋰、硫酸鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、氟化鋰中的一種或多種。

所述的步驟（1）中的二氧化鈦為金紅石型或銳鈦礦型二氧化鈦。

所述的步驟（2）中的石墨為納米級(jí)石墨粉。

所述的步驟（2）中的氧化亞硅為納米級(jí)氧化亞硅。

所述的步驟（2）中的惰性氣體為氮?dú)?、氬氣、氦氣中的一種或多種。

所述的步驟（3）中的氣體的參數(shù)和燒結(jié)條件為：所述的氣體的壓強(qiáng)為0.2-0.7Mpa，所述的燒結(jié)時(shí)間為5-10小時(shí)，燒結(jié)溫度為500-800℃。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明采用鋰鹽和二氧化鈦生產(chǎn)鈦酸鋰，加入石墨和氧化亞硅，通過高溫氣象沉積的方法，生成鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料，氧化亞硅中si-o鍵的強(qiáng)度是si-si鍵強(qiáng)度的2倍，對(duì)于體積膨脹具有緩沖作用，循環(huán)性能遠(yuǎn)比硅優(yōu)越，采用納米級(jí)石墨，可以對(duì)氧化亞硅形成很好的包覆作用，進(jìn)一步提高了材料的循環(huán)性能，本發(fā)明提供的鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料不僅具有較高的容量特性，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，提高了充放電過程中的循環(huán)性能，是優(yōu)良的鋰電池負(fù)極材料；本發(fā)明具有工藝合理、成本低廉、產(chǎn)物性能穩(wěn)定、電化學(xué)性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

一種鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，該方法的具體步驟：

（1）按照配比稱取摩爾比Li：Ti為4.2:5的鋰鹽和二氧化鈦置于球磨罐中，加入分散劑和鋯球，進(jìn)行濕法球磨混勻，球磨后的物料進(jìn)行干燥；

（2）干燥料放入CVD爐內(nèi)，加入石墨和氧化亞硅，干燥料、石墨和氧化亞硅的重量配比為：干燥料75份，石墨9份，氧化亞硅9份，通入惰性氣體；

（3）調(diào)節(jié)通入氣體的參數(shù)和燒結(jié)條件，合成鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料。

所述的步驟（1）中的二氧化鈦為金紅石型或銳鈦礦型二氧化鈦。

所述的步驟（2）中的石墨為納米級(jí)石墨粉。

所述的步驟（2）中的氧化亞硅為納米級(jí)氧化亞硅。

所述的步驟（2）中的惰性氣體為氮?dú)?、氬氣、氦氣中的一種或多種。

所述的步驟（3）中的氣體的參數(shù)和燒結(jié)條件為：所述的氣體的壓強(qiáng)為0.2Mpa，所述的燒結(jié)時(shí)間為5小時(shí)，燒結(jié)溫度為500℃。

本發(fā)明采用鋰鹽和二氧化鈦生產(chǎn)鈦酸鋰，加入石墨和氧化亞硅，通過高溫氣象沉積的方法，生成鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料，氧化亞硅中si-o鍵的強(qiáng)度是si-si鍵強(qiáng)度的2倍，對(duì)于體積膨脹具有緩沖作用，循環(huán)性能遠(yuǎn)比硅優(yōu)越，采用納米級(jí)石墨，可以對(duì)氧化亞硅形成很好的包覆作用，進(jìn)一步提高了材料的循環(huán)性能，本發(fā)明提供的鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料不僅具有較高的容量特性，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，提高了充放電過程中的循環(huán)性能，是優(yōu)良的鋰電池負(fù)極材料；本發(fā)明具有工藝合理、成本低廉、產(chǎn)物性能穩(wěn)定、電化學(xué)性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)施例2

一種鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，該方法的具體步驟：

（1）按照配比稱取摩爾比Li：Ti為4.6:5的鋰鹽和二氧化鈦置于球磨罐中，加入分散劑和鋯球，進(jìn)行濕法球磨混勻，球磨后的物料進(jìn)行干燥；

（2）干燥料放入CVD爐內(nèi)，加入石墨和氧化亞硅，干燥料、石墨和氧化亞硅的重量配比為：干燥料80份，石墨12份，氧化亞硅12份，通入惰性氣體；

（3）調(diào)節(jié)通入氣體的參數(shù)和燒結(jié)條件，合成鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料。

所述的步驟（1）中的鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰、氯化鋰、硫酸鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、氟化鋰中的一種或多種。

所述的步驟（1）中的二氧化鈦為金紅石型或銳鈦礦型二氧化鈦。

所述的步驟（2）中的石墨為納米級(jí)石墨粉。

所述的步驟（2）中的氧化亞硅為納米級(jí)氧化亞硅。

所述的步驟（2）中的惰性氣體為氮?dú)?、氬氣、氦氣中的一種或多種。

所述的步驟（3）中的氣體的參數(shù)和燒結(jié)條件為：所述的氣體的壓強(qiáng)為0.7Mpa，所述的燒結(jié)時(shí)間為10小時(shí)，燒結(jié)溫度為800℃。

本發(fā)明采用鋰鹽和二氧化鈦生產(chǎn)鈦酸鋰，加入石墨和氧化亞硅，通過高溫氣象沉積的方法，生成鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料，氧化亞硅中si-o鍵的強(qiáng)度是si-si鍵強(qiáng)度的2倍，對(duì)于體積膨脹具有緩沖作用，循環(huán)性能遠(yuǎn)比硅優(yōu)越，采用納米級(jí)石墨，可以對(duì)氧化亞硅形成很好的包覆作用，進(jìn)一步提高了材料的循環(huán)性能，本發(fā)明提供的鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料不僅具有較高的容量特性，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，提高了充放電過程中的循環(huán)性能，是優(yōu)良的鋰電池負(fù)極材料；本發(fā)明具有工藝合理、成本低廉、產(chǎn)物性能穩(wěn)定、電化學(xué)性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)施例3

一種鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，該方法的具體步驟：

（1）按照配比稱取摩爾比Li：Ti為4.4:5的鋰鹽和二氧化鈦置于球磨罐中，加入分散劑和鋯球，進(jìn)行濕法球磨混勻，球磨后的物料進(jìn)行干燥；

（2）干燥料放入CVD爐內(nèi)，加入石墨和氧化亞硅，干燥料、石墨和氧化亞硅的重量配比為：干燥料78份，石墨11份，氧化亞硅11份，通入惰性氣體；

（3）調(diào)節(jié)通入氣體的參數(shù)和燒結(jié)條件，合成鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料。

所述的步驟（1）中的鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰、氯化鋰、硫酸鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、氟化鋰中的一種或多種。

所述的步驟（1）中的二氧化鈦為金紅石型或銳鈦礦型二氧化鈦。

所述的步驟（2）中的石墨為納米級(jí)石墨粉。

所述的步驟（2）中的氧化亞硅為納米級(jí)氧化亞硅。

所述的步驟（2）中的惰性氣體為氮?dú)狻鍤?、氦氣中的一種或多種。

所述的步驟（3）中的氣體的參數(shù)和燒結(jié)條件為：所述的氣體的壓強(qiáng)為0.5Mpa，所述的燒結(jié)時(shí)間為8小時(shí)，燒結(jié)溫度為650℃。

本發(fā)明采用鋰鹽和二氧化鈦生產(chǎn)鈦酸鋰，加入石墨和氧化亞硅，通過高溫氣象沉積的方法，生成鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料，氧化亞硅中si-o鍵的強(qiáng)度是si-si鍵強(qiáng)度的2倍，對(duì)于體積膨脹具有緩沖作用，循環(huán)性能遠(yuǎn)比硅優(yōu)越，采用納米級(jí)石墨，可以對(duì)氧化亞硅形成很好的包覆作用，進(jìn)一步提高了材料的循環(huán)性能，本發(fā)明提供的鈦酸鋰復(fù)合負(fù)極材料不僅具有較高的容量特性，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，提高了充放電過程中的循環(huán)性能，是優(yōu)良的鋰電池負(fù)極材料；本發(fā)明具有工藝合理、成本低廉、產(chǎn)物性能穩(wěn)定、電化學(xué)性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。