[发明专利]锂离子电池用纳米钛酸锂负极材料及其制法和应用

权利要求书

1.一种锂离子电池用钛酸锂负极材料，其特征在于，所述钛酸锂材料的结构式为LixTiyMaOz，其中1.95≤x≤4.21，3≤y≤5，6≤z≤12，0＜a≤0.07，M为掺杂元素，选自铝、镁、钇、镧、锆或铈中的一种或两种以上元素，其中M元素占钛酸锂的质量分数为0.01wt％～0.3wt％；所述钛酸锂负极材料的粒径为0.1～6.0μm，比表面积为5～50m2/g；所述负极材料由包含下述步骤的方法制备得到：

(1)按化学计量比将含有锂元素、钛元素和掺杂元素的化合物原料与阻隔剂混合，加入溶剂，混合后进行研磨；

(2)将步骤(1)所得混合物在300～860℃惰性气氛下进行烧结；

(3)在350～700℃氧化气氛中进行烧结，得到所述负极材料；

所述步骤(2)包括下述步骤：将所述混合物进行两次烧结，第一次烧结的温度为300-600℃，恒温时间为2-6h，第二次烧结的温度为700-860℃，恒温时间为2-6h；

其中，所述阻隔剂选自片状天然石墨，片状针状焦，微晶石墨，焦炭粉，增碳剂、炭粉或乙炔黑中的一种或两种以上，其添加量占化合物原料和阻隔剂总量的0.1-6.0wt％。

2.根据权利要求1所述的负极材料，其中，所述a的范围为0＜a≤0.03。

3.权利要求1所述锂离子电池用钛酸锂负极材料的制备方法，包括下述步骤：

(1)按化学计量比将含有锂元素、钛元素和掺杂元素的化合物原料与阻隔剂混合，加入溶剂，混合后进行研磨；

(2)将步骤(1)所得混合物在300～860℃惰性气氛下进行烧结；

(3)在350～700℃氧化气氛中进行烧结，得到所述负极材料；

所述步骤(2)包括下述步骤：将所述混合物进行两次烧结，第一次烧结的温度为300-600℃，恒温时间为2-6h，第二次烧结的温度为700-860℃，恒温时间为2-6h；

其中，所述阻隔剂选自片状天然石墨，片状针状焦，微晶石墨，焦炭粉，增碳剂、炭粉或乙炔黑中的一种或两种以上，其添加量占化合物原料和阻隔剂总量的0.1-6.0wt％。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，在步骤(1)之后和步骤(3)之后还包括除磁的步骤，除磁过程的磁场强度为9000～12000Gs。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述阻隔剂的粒径范围为0.1-100μm。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述阻隔剂的粒径范围为0.1-100μm。

7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其中，所述含有钛元素的化合物原料选自二氧化钛或偏钛酸。

8.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其中，所述含有锂元素的化合物原料选自碳酸锂或单水氢氧化锂。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述含有锂元素的化合物原料选自碳酸锂或单水氢氧化锂。

10.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其中，所述含有掺杂元素的化合物选自氧化物、碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐或醋酸盐；添加量占化合物原料和阻隔剂总质量的0.1wt％～0.7wt％。

11.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述含有掺杂元素的化合物选自氧化物、碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐或醋酸盐；添加量占化合物原料和阻隔剂总质量的0.1wt％～0.7wt％。

12.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述含有掺杂元素的化合物选自氧化物、碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐或醋酸盐；添加量占化合物原料和阻隔剂总质量的0.1wt％～0.7wt％。