[发明专利]复合有细碳纤维的锂钛复合氧化物电极材料

权利要求书

1.一种用于二次电池的电极材料，其中锂钛复合氧化物的内部和表面复合有成网络状的细碳纤维。

2.根据权利要求1所述的用于二次电池的电极材料，其中所述锂钛复合氧化物包括作为主要组分的尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂，并且具有的平均粒子尺寸为50nm或更大且1000nm或更小，比表面积为1m²/g或更大且30m²/g或更小。

3.根据权利要求1或2所述的电极材料，其中所述细碳纤维的含量为0.1重量%或更大且10重量%或更小，基于总重量计。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电极材料，其中在10MPa/cm²的压力下，体积电阻率小于10⁵Ω·cm。

5.根据权利要求1至4任一项所述的用于二次电池的电极材料，其中所述细碳纤维通过气相生长制得，其中石墨网平面形成结构单元，其包括封闭的头顶部分和具有开口下端的主体部分，2-30个结构单元以享有共同的中心轴的方式堆叠以形成一个聚集体，并且多个所述聚集体以具有一定距离的头到尾的形式连接以形成所述纤维。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电极材料，其中在所述细碳纤维中，石墨AB面（石墨基面）相对于纤维轴方向以小于15°的角度对准。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电极材料，其中在所述细碳纤维中，所述聚集体的主体部分的端部具有5-40nm外径D以及3-30nm的内径d，并且所述聚集体的长径比（L/D）为2-150。

8.根据权利要求1至7任一项所述的电极材料，其中所述细碳纤维通过使用催化剂的气相生长制得，所述催化剂含有选自由Fe,Co,Ni,Al,Mg和Si组成的群组的元素，并且所述细碳纤维中的灰分含量为4重量%或更小。

9.根据权利要求1至8任一项所述的电极材料，其中所述细碳纤维由包括将含有CO和H₂的混合气体输送到含有钴的尖晶石型氧化物的催化剂上以起始反应以及使所述细碳纤维生长的方法制得，所述钴的尖晶石型氧化物含有通过置换形成固溶体的镁。

10.根据权利要求9所述的电极材料，其中所述钴的尖晶石型氧化物由Mg_xCo_3-xO_y表示，其中含有通过置换形成固溶体的镁，镁的固溶体的范围x为0.5-1.5。

11.一种用于制备用于二次电池的电极材料的方法，包括：

（步骤a-1）在剪切力下揉捏细碳纤维团聚体和钛化合物，以提供打开的细碳纤维和钛化合物的混合物，

（步骤a-2）混合步骤a-1中得到的混合物和锂化合物，以及

（步骤a-3）在惰性气氛下，煅烧步骤a-2中得到的混合物。

12.一种用于制备用于二次电池的电极材料的方法，包括：

（步骤b-1）在剪切力下揉捏细碳纤维团聚体、钛化合物和锂化合物，以提供打开的细碳纤维、钛化合物和锂化合物的混合物，以及

（步骤b-2）在惰性气氛下，煅烧步骤b-1中得到的混合物。

13.一种用于制备用于二次电池的电极材料的方法，包括：

（步骤c-1）使用分散剂在分散介质中打开和分散细碳纤维团聚体，

（步骤c-2）混合步骤c-1中得到的打开的细碳纤维的分散体、钛化合物和锂化合物，以及

（步骤c-3）在惰性气氛下，煅烧步骤c-2中得到的混合物。

14.一种用于制备用于二次电池的电极材料的方法，包括：

（步骤d-1）使用分散剂在分散介质、钛化合物和锂化合物的混合物中打开和分散/混合细碳纤维团聚体，以及

（步骤d-2）在惰性气氛下，煅烧步骤d-1中得到的混合物。

15.根据权利要求11至14任一项所述的制备方法，其中所述钛化合物为尺寸在20nm或更大且500nm或更小的二氧化钛粒子和/或氢氧化钛粒子，并且所述锂化合物为碳酸锂和/或氢氧化锂。

16.根据权利要求15所述的制备方法，其中所述二氧化钛为锐钛矿型或金红石型二氧化钛。