[发明专利]二氧化钛/氧化铁复合负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属锂离子电池新能源材料领域，具体涉及一种二氧化钛/氧化铁复合负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型绿色高能化学电源被广泛应用于手机、摄像机和电脑等各类小型便携式装置，同时在电动汽车、航空航天等领域也有重要的应用前景。近年来，以电动汽车为代表的新型产业技术得到了迅速发展，与此同时也对锂离子电池提出了更高的性能要求。负极材料是锂离子电池中主要的组成部分，目前商业化锂离子电池一般采用石墨基材料作为负极材料，其储锂比容量通常小于350mAh g^-1，这种较低的比容量越来越难以满足实际需求。另外，这种石墨基负极材料的嵌锂电位与金属锂相近，在充放电过程中容易出现锂枝晶，导致电池短路，从而出现安全问题。因此，研究和开发新型高比容量和安全性更好的的负极材料越发重要。

二氧化钛材料被认为是一种优异的负极材料，其锐钛矿型二氧化钛的脱嵌锂电压平台在1.75V左右，有效的避免了锂枝晶的产生，提高了电池的使用安全。另外其钛氧形成八面体结构，这种结构在充放电过程中体积变化比较小，使得循环性能比较稳定。但是，尽管二氧化钛的理论比容量达到335mAh g^-1，但在实际使用中一般每摩尔的二氧化钛仅能实现脱嵌0.5摩尔的锂，比容量约为168mAh g^-1，较低的比容量也极大程度上限制了其实际应用。

近年来，具有较高理论比容量的过渡金属氧化物(如Fe₂O₃、Co₃O₄等)受到越来越多的关注。如Fe₂O₃的储锂容量高达约1008mAh g^-1，接近于传统石墨基负极比容量的3倍。为此，将Fe₂O₃材料与二氧化钛材料进行复合可以有效利用Fe₂O₃的高比容量和二氧化钛的稳定的循环性能，得到的复合材料具有较高的比容量和优异的循环性能。

目前现有Fe₂O₃材料与二氧化钛材料进行复合的制备方法，主要是通过水热法或化学沉淀法合成其中一种材料(Fe₂O₃或者二氧化钛)，然后再进行下一步的负载另外一种材料(二氧化钛或者Fe₂O₃)，最后得到Fe₂O₃与二氧化钛的复合材料，这种方法步骤繁琐，周期比较长，能耗大，不利于大规模生产，目前还未见报导一步法Fe₂O₃材料与二氧化钛复合材料。