[发明专利]一种锂离子电池负极材料镍包覆的铬镍钛酸锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源材料领域，尤其涉及一种锂电池，具体来说是一种锂离子电池负极材料镍包覆的铬镍钛酸锂（Ni/Li₃Ti₄NiCrO₁₂）的制备方法。

 

背景技术

随着人类社会的快速发展，对能源的需求急剧增加，能源消耗总量呈直线上升趋势。随着全球能源危机及环境污染问题的日益加重，世界各国相继出台了新政策来鼓励新能源的研究与应用。锂离子电池以其体积小、重量轻、无污染等优点脱颖而出，越来越受到人们的关注，我国863计划中也将发展电动车列为重要的发展方向。锂（离子）电池作为最新一代的化学电源，成为人们关注的焦点。

锂离子电池是1990 年日本SONY 公司研制出并开始实现商品化的一种高效储能产品，与其他电池相比，锂离子电池的优点在于工作电压高（3.6V，是镉-镍、氢-镍电池的三倍）、体积小（比氢-镍电池小30%）、质量轻（比氢-镍电池轻50%）、比能量高（140Wh·kg^-1，是镉-镍电池的1~2倍）、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长。

目前，商品化的锂离子电池负极材料大多采用各种嵌锂碳材料，但是碳材料作为负极在实际应用中还有一些难以克服的弱点，例如，碳负极的电位与金属锂的电位很接近，当电池过充电时，碳电极表面易析出金属锂而引发安全性问题；易与电解液发生作用；存在明显的电压滞后。为了解决锂电池的安全问题，人们做了大量的研究。尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂作为一种新型的锂离子二次电池负极材料，与碳材料相比，具有循环性能好、不与电解液反应、安全性能高、充放电平台平稳等优点，是近几年来备受关注的最优异的锂离子电池负极材料之一。

尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂的空间点阵群为立方晶系，在充放电时骨架结构特性为“零应变”。但是，由于Li4Ti5O12 是一种半导体材料，导电性差，密度低等缺点导致其在高倍率下电化学性能较差。针对这一情况很多学者开始研究钛酸锂的改性。

Hany El-Shinawi等人采用溶胶-凝胶法制备出双离子掺杂钛酸锂材料（Li₃Ti₄NiMnO₁₂ and Li₃Ti₄NiCrO₁₂: New substituted lithium titanium oxides，Solid State Sciences, 22 (2013) 65-70），所制备的铬镍钛酸锂在0.5C倍率下首次放电比容量为156mAh/g，接近理论比容量，有较高的放电倍率，较好的电化学性能。有望在动力电池领域具有良好的应用前景。但是其循环稳定性较差，10个充放电循环后，比容量的衰减了20%。而且采用溶胶-凝胶法制备的铬镍钛酸锂周期比较长，成本比较高，不适合产业化生产。

通过以上分析，现有的双离子掺杂改性钛酸锂中存在充放电循环稳定性差，制备周期比较长，成本比较高，操作工艺复杂、不易实现规模化生产、控制铬镍钛酸锂的颗粒尺寸等问题。

 发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种锂离子电池负极材料镍包覆的铬镍钛酸锂（Ni/Li₃Ti₄NiCrO₁₂）的制备方法，所述的这种锂离子电池负极材料镍包覆的铬镍钛酸锂的制备方法要解决现有技术的方法制备的钛酸锂电池充放电循环稳定性差，制备周期比较长，成本比较高，操作工艺复杂、不易实现规模化生产的技术问题。

本发明一种锂离子电池负极材料镍包覆的铬镍钛酸锂的制备方法，包括如下步骤：

（1）    首先称取二氧化钛、去离子水、三氧化二铬、醋酸镍和氢氧化锂，所述的二氧化钛、去离子水、三氧化二铬、醋酸镍和氢氧化锂的重量比为160：1500：36~44：112~137：63~69；

（2）    将二氧化钛加入200份去离子水配置成二氧化钛悬浮液，将三氧化二铬加入到二氧化钛悬浮液中，将悬浮液倒入球磨机中边搅拌边球磨，获得纳米尺寸的浆料，控制浆料颗粒尺寸在200—400nm之间；

（3）    将氢氧化锂溶解在500份去离子水中得到氢氧化锂水溶液，将所得氢氧化锂水溶液加入到步骤（2）的球磨机中；