[发明专利]钛酸锂复合材料及其制作方法及锂离子电池

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，且特别涉及一种钛酸锂复合材料及其制备方法，以及使用钛酸锂复合材料作为负极的锂离子电池。

背景技术

随着电池的发展，锂离子电池由于其高比能，高电压以及低污染的特性逐渐成为现在的主流产品。锂离子电池的负极材料主要有碳基材料、氮化物、硅基材料、锡基材料、各种新型合金等，其中已经实际应用的主要是碳基材料，其他材料多处于实验室研究阶段。

80年代末，钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂，LTO）曾作为锂离子电池的正极材料进行研究，但因为Li₄Ti₅O₁₂相对于金属锂的电位偏低且能量密度也较低（理论容量为175mAh/g），人们的研究兴趣逐渐减少。20世纪90年代初，Ohzuku等以Li₄Ti₅O₁₂为负极和钴酸锂（LiCoO₂）作对电极组装了模拟电池，并对其电化学性能进行了研究，报道了其“零应变”特性，发现Li₄Ti₅O₁₂具有较高的电极电压（1.55V），可避免电解液分解现象或保护膜的生成，而且第一次充放电效率高达90%以上，充放电过程中晶体保持稳定结构，因而具有优良的循环性能和平稳的放电平台。特別地是在快速充放电的条件下，Li₄Ti₅O₁₂的骨架结构几乎不发生变化，解决了目前电动汽车动力电源的快速充电及循环寿命等问题。此外，Li₄Ti₅O₁₂具有更好的安全性能。因此，Li₄Ti₅O₁₂倍受各国科研工作者的关注，被认为是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料。

但是，Li₄Ti₅O₁₂属绝缘体材料，电子导电性差，大倍率充放电时锂离子电池容量衰减迅速，并且随着充放电次数的增加，锂离子电池会出现鼓气现象。而且，在高温条件下，随着充放电次数的增加，锂离子电池鼓气更快，这使得电池的容量急速下降。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种钛酸锂复合材料，其作为锂离子电池的负极材料，使得锂离子电池循环稳定性好、能快速充放电且安全性能高。

本发明的目的另在于，提供一种钛酸锂复合材料的制作方法，制作的钛酸锂复合材料作为锂离子电池的负极材料，使得锂离子电池循环稳定性好、能快速充放电且安全性能高。

本发明的目的还在于，提供一种锂离子电池，其循环稳定性好、能快速充放电且安全性能高。

本发明提供了一种钛酸锂复合材料，该钛酸锂复合材料中含有钡，该钛酸锂复合材料的拉曼光谱满足如下条件：

在波数190～290cm^-1之间存在至少一个峰A；

在波数405～450cm^-1之间存在至少一个峰B；

在波数600～700cm^-1之间存在至少一个峰C；

在波数110～200cm^-1之间存在至少三个峰。

进一步地，在波数110～200cm^-1之间存在至少四个峰。

根据本发明提供的钛酸锂复合材料，在波数110～120cm^-1之间存在至少一个峰，该峰与峰A的强度比I₁/I_A为0.2～0.6。

根据本发明提供的钛酸锂复合材料，在波数120～150cm^-1之间存在至少一个峰，该峰与峰A的强度比I₂/I_A为0.2～0.6。

根据本发明提供的钛酸锂复合材料，在波数150～170cm^-1之间存在至少一个峰，该峰与峰A的强度比I₃/I_A为0.2～0.6。

根据本发明提供的钛酸锂复合材料，在波数180～200cm^-1之间存在至少一个峰，该峰与峰A的强度比I₄/I_A为0.4～0.8。