[发明专利]锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，尤其涉及一种作为锂离子电池负极材料的尖晶石型钛酸锂的制备方法。

背景技术

尖晶石型钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂）作为一种“零应变”电极活性材料，是目前锂离子电池负极活性材料研究的热点。钛酸锂作为锂离子电池负极活性材料，具有较高的离子传导率，且在锂离子电池首次充放电过程中不需要形成固体电解质界面膜（SEI膜），从而具有较高的能量转换效率。此外，钛酸锂来源广泛，清洁环保，在锂离子电池中得到了广泛的应用。

现有技术中尖晶石型钛酸锂通常需要在600℃以上高温煅烧才能达到钛酸锂在用于锂离子电池负极活性材料时的容量要求，此外，过高的煅烧温度下，合成的钛酸锂晶粒尺寸较大，当应用于锂离子电池中时，无法充分发挥钛酸锂的优势，限制了锂离子电池性能的提高。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种可以在较低温度下合成且具有较好电化学性能的锂离子电池负极材料的制备方法。

一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：提供钛酸四丁酯溶液以及氢氧化锂的水溶液；将所述钛酸四丁酯溶液逐步加入到所述氢氧化锂的水溶液中，使钛酸四丁酯与所述氢氧化锂在碱性环境中进行反应，获得一混合沉淀物，根据所采用的醇的特性，对所得到的混合沉淀物进行水洗；以及煅烧该混合沉淀物，使该混合沉淀物反应生成钛酸锂。

相较于现有技术，本发明通过将钛酸四丁酯溶液逐步加入到所述氢氧化锂的水溶液中的方式，使所述钛酸四丁酯在与氢氧化锂混合时始终处于一碱性环境中，从而可以使钛酸四丁酯与氢氧化锂发生反应生成以锂钛氧化物（Li-Ti-O）形式为主的钛酸锂的前驱材料。该前驱材料Li-Ti-O的形成可使后续的煅烧温度降低，从而可以在相对于现有技术较低的温度（350摄氏度至500摄氏度）下仍然可以制备获得钛酸锂。此外，采用本发明方法获得的钛酸锂粒径均匀、尺寸较小且成分稳定，作为锂离子电池负极材料可以较好的改善锂离子电池的循环稳定性、容量保持率等电化学性能。

附图说明

图1为本发明实施例提供给的锂离子电池负极材料的制备方法的流程图。

图2（a）-（d）依次为本发明实施例1-3制备的混合沉淀物以及对该混合沉淀物在不同温度，即400度、600度和800度下煅烧获得的钛酸锂粉体的XRD对比图谱。

图3（a）-（d）分别为本发明实施例1制备的钛酸锂粉体的透射电镜（TEM）照片、实施例1制备的钛酸锂粉体的高分辨率透射电镜照片（HRTEM）、实施例2制备的钛酸锂粉体的TEM照片以及实施例3制备的钛酸锂粉体的TEM照片。其中，（c）和（d）的内图为相应的HRTEM照片。

图4为本发明实施例1制备的钛酸锂粉体的孔径分布图。

图5为本发明实施例1制备的钛酸锂粉体的氮气吸附脱附曲线。

图6为采用本发明实施例1-3制备的钛酸锂粉体的锂离子电池以及采用商用钛酸锂粉体的锂离子电池在恒定倍率下的循环性能测试对比图。

图7为采用本发明实施例1-3制备的钛酸锂粉体的锂离子电池以及采用商用钛酸锂粉体的锂离子电池在不同倍率下的循环性能测试对比图。

图8为本发明对比实施例1制备的混合沉淀物1以及本发明实施例1制备的混合沉淀物的XRD对比测试图谱。

图9为本发明对比实施例2制备的混合沉淀物2以及本发明实施例1制备的混合沉淀物的XRD对比测试图谱。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明提供的锂离子电池负极材料的制备方法作进一步的详细说明。

请参阅图1，本发明实施例提供一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1，提供钛酸四丁酯溶液以及氢氧化锂的水溶液；

S2，将所述钛酸四丁酯溶液逐步加入到所述氢氧化锂的水溶液中，使钛酸四丁酯与所述氢氧化锂在碱性环境中进行反应，获得一混合沉淀物；以及

S3，煅烧该混合沉淀物，使该混合沉淀物反应生成钛酸锂。