[发明专利]含铬的钛酸锂负极材料的制备方法

说明书

 

技术领域

     本发明属于化学电池制备领域，尤其涉及一种含铬的钛酸锂负极材料的制备方法。

背景技术

    目前商业化的负极材料主要是石墨，其实际容量已接近理论值（372 mAh/g），不能满足高性能高容量锂离子电池，特别是高能量密度薄膜锂离子微电池的要求。另一方面，石墨类碳材料的嵌锂电位主要集中在100-0 mV (vs. Li/Li+) 范围内，非常接近金属锂的沉积电势，不利于电池的安全性。

    商品化的锂离子蓄电池负极材料大多采用各种嵌锂碳材料。但是，由于碳材料的电极电位与金属锂接近，存在以下缺点：表而易形成锂枝晶造成电池短路；首次充放电效率低；与

电解液兼容性差，易与电解液反应：存在明显的电压滞后现象。

    因此，制备比容量高、安全性能可靠的新型锂离子电池负极材料已成为科学研究和产业开发的重要方向。

发明内容

   一种含铬的钛酸锂负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将固态的Li₂CO₃、TiO₂、Cr₂O₃按摩尔比例混合均匀，得混合物A；

（2）将混合物A进行第一次煅烧，冷却后得到混合物B；

    （3）将混合物B进行研磨均匀后，然后进行第二次煅烧，冷却后经过研磨，即得所述的含铬的钛酸锂负极材料。

优选地，步骤（1）中所述的摩尔比例为：Li₂CO₃：TiO₂：Cr₂O₃=98：98：1。

优选地，步骤（2）中所述的第一次煅烧包括以下内容：在500-700℃下进行高温煅烧6~10h，煅烧的气氛为空气氛。

优选地，步骤（3）所述的第二次煅烧包括以下内容：在800-1000℃下进行高温煅烧20~24h，煅烧的气氛为空气氛。

本发明的有益效果如下：

1. 本发明提供的含铬的钛酸锂负极材料的制备方法，使用具有强氧化性的三氧化铬，因为三氧化铬能够抗氧化，使得在制备负极材料时能够在空气中操作，不必在无氧条件下操作，只需要经过两次煅烧即得成品，操作过程简单方便，适用于工业化生产。

2. 本发明提供的含铬的钛酸锂负极材料的制备方法，制备而成的负极材料是在尖晶石型钛酸锂中引入Cr元素，不会改变其晶体的结构。C r的掺杂减小了材料的电极极化，提高了电子导电性。其首次放电比容量达到170 mAh/g以上，放电电压平台为L46V，平台区放电比容量占总放电比容量的85%以上，材料的容量及循环稳定性均得到提高，电压平台有所降低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

    一种含铬的钛酸锂负极材料，通过以下步骤制得：

（1）将固态的Li₂CO₃、TiO₂、Cr₂O₃按以下摩尔比为98：98：1进行混合均匀，得混合物A；

（2）将混合物A在500℃下进行高温煅烧10h，煅烧的气氛为空气氛，冷却后得到混合物B；

    （3）将混合物B进行研磨均匀后，然后在800℃下进行高温煅烧24h，煅烧的气氛为空气氛，冷却后经过研磨，即得所述的含铬的钛酸锂负极材料。

实施例2

    一种含铬的钛酸锂负极材料，通过以下步骤制得：

（1）将固态的Li₂CO₃、TiO₂、Cr₂O₃按以下摩尔比为98：98：1进行混合均匀，得混合物A；

（2）将混合物A在700℃下进行高温煅烧6h，煅烧的气氛为空气氛，冷却后得到混合物B；

（3）将混合物B进行研磨均匀后，然后在1000℃下进行高温煅烧20h，煅烧的气氛为空气氛，冷却后经过研磨，即得所述的含铬的钛酸锂负极材料。

实施例3