[发明专利]一种锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于锂离子电池的，特别涉及一种锂离子电池长寿负极材料的制备方法。

背景技术

自20世纪初期TiO₂商业化以来，它被广泛应用于颜料、防晒剂、涂料及牙膏等。1972年Fujishima与Honda发现了TiO₂在紫外线的照射下可以光催化分解水。自此，TiO₂成为研究热点之一。应用从太阳光电、光催化到光/电致变色、传感器。这些应用大致可分为：能源和环境。TiO₂的应用与它本身的尺寸、形貌、晶型及表面特性等紧密相关，故拟以合成不同形貌、大小及晶型的TiO₂以满足其不同的应用。

随着经济和社会的发展，人们对生存环境的质量要求也越来越高，替代石油等传统污染环境的能源是一个发展大势所趋。近年来，锂离子电池发展迅猛，具有众多优点。目前广泛应用于锂电池负极材料多为石墨等碳材料，但在充放电过程中会有锂枝晶的形成，使此类锂离子电池存在重大安全隐患，而TiO₂作为负极材料，可以将充放电电压控制在1V以上可以有效抑制SEI膜的生长，提升了电池的安全性能。另外，TiO₂结构稳定，充放电过程体积变化小，基本是零应变材料，能承受充放电过程中的应力，从而有较长的循环寿命。

发明内容

本发明的目的，是克服现有的锂离子电池负极材料在充放电过程中会出现锂枝晶的形成、存在重大安全隐患的缺陷，提供一种梭形锐钛矿TiO₂作为锂离子电池负极材料，使电池循环1000次后仍有80%的保有率。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种锂离子电池负极材料的制备方法，具有如下步骤：

（1）将钛酸四丁酯加至甲醇或1,3-丙二醇或丙三醇中，其体积比为1:3～1:60，于室温下搅拌12～48h，再将反应液转移至高压反应釜中，于160～240℃反应1小时～7天；

（2）待步骤（1）的高压反应釜冷却至室温后，通过离心、洗涤得到白色沉淀，再将白色沉淀烘干；

（3）将步骤（2）烘干白色沉淀于500℃锻烧2小时，制得锂离子电池负极材料。

所述步骤（1）的钛酸四丁酯与甲醇或1,3-丙二醇或丙三醇的优选体积比为1:1～1:60。

所述步骤（1）的于高压反应釜中优选的反应温度为160～220℃，优选的反应时间为1小时～72小时。

本发明合成了大小非常均匀的梭形锐钛矿TiO₂，将其用于锂离子电池负极，在电流密度170mA/g下充放电循环1000次，容量保持率在80%以上。

附图说明

图1是实施例5制备TiO₂的X射线衍射图；

图2是实施例5锐钛矿TiO₂的扫描电镜图；

图3是实施例5梭形锐钛矿TiO₂的充放电寿命曲线图。

具体实施方式

本发明所用原料均为分析纯试剂，具体实施例如下。

实施例1

（1）将0.5ml钛酸四丁酯加至30ml甲醇中，在室温下搅拌12h，将反应液转移至高压反应釜中，在160度下反应6h。（2）待高压反应釜冷却至室温后，通过离心、洗涤得到白色沉淀，再将白色沉淀烘干。

（3）将烘干的白色沉淀在500度下锻烧2h，制得锂离子电池负极材料。

实施例2

（1）将0.5ml钛酸四丁酯加至30ml甲醇中，在室温下搅拌12h，将反应液转移至高压反应釜中，在160度下反应12h。

（2）待高压反应釜冷却至室温后，通过离心、醇洗涤得到白色沉淀。再将白色沉淀烘干。

（3）将烘干的白色沉淀在500度下锻烧2h，制得锂离子电池负极材料。

实施例3

（1）1ml钛酸四丁酯加至30ml1,3-丙二醇中，在室温下搅拌12h，将反应液转移至高压反应釜中，在160度下反应24h。

（2）待高压反应釜冷却至室温后，通过离心、洗涤得到白色沉淀。再将白色沉淀烘干。

（3）将烘干的白色沉淀在500度下锻烧2h，制得锂离子电池负极材料。

实施例4

（1）2ml钛酸四丁酯加至30ml丙三醇中，在室温下搅拌36h，将反应液转移至高压反应釜中，在200度下反应48h。

（2）待高压反应釜冷却至室温后，通过离心、洗涤得到白色沉淀。将白色沉淀烘干。