[发明专利]一种钛酸锂复合材料、其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钛酸锂复合材料，所述钛酸锂复合材料包括石墨烯和纳米级钛酸锂微粒，所述纳米级钛酸锂微粒外表面有碳包覆层，所述石墨烯分布在所述碳包覆层外部，所述纳米级钛酸锂微粒化学组成为Li₄Ti_5-xM_xO₁₂，其中，0.001≤x＜5，M为过渡金属元素。

2.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述碳包覆层结合于石墨烯表面。

3.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述纳米级钛酸锂微粒粒径为50纳米～100微米。

4.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述石墨烯为单层石墨烯片或2-100层的单层石墨烯片构成的聚集体。

5.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述x范围为0.003≤x＜0.3。

6.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述过渡金属M选自铁、钴、铬、铝及镍中一种或以上。

7.一种钛酸锂复合材料制备方法，包括如下步骤：

按锂、钛及金属M摩尔比4∶5-x∶x将锂的源化合物、二氧化钛及金属M的氧化物混合，研磨1-10小时，在400-900℃温度下，于空气中煅烧1-16小时，得到化学组成为Li₄Ti_5-xM_xO₁₂的纳米微粒，0.001≤x＜5，M为过渡金属元素；

将所述纳米微粒和有机碳源单体于溶剂中混合搅拌反应20分钟-2小时，得到有机碳源单体包覆钛酸锂纳米微粒；

将所述有机碳源单体包覆纳米微粒和氧化石墨烯于溶剂中混合，搅拌反应得到混合溶液；

将所述混合溶液干燥、研磨得到钛酸锂复合材料前躯体；

将所述钛酸锂复合材料前躯体于还原气氛和400-1000℃温度下煅烧1-24小时，得到钛酸锂复合材料。

8.如权利要求7所述的钛酸锂复合材料制备方法，其特征在于，x的范围为0.003≤x＜0.3，所述金属M选自铁、钴、铬、铝、镍、铜中一种或以上。

9.如权利要求7所述的钛酸锂复合材料制备方法，其特征在于，所述有机碳源单体为吡咯单体或其衍生物、苯胺单体或其衍生物及噻吩单体或其衍生物中一种或以上。

10.如权利要求1-6任一项所述钛酸锂复合材料在电池或电容器中的应用。