[发明专利]一种铬基锂离子电池复合负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种铬基锂离子电池复合负极材料的制备方法，属于锂离子电池技术领域。该方法具体步骤是：将钛源、锂源和铬源溶于醇溶液，加入有机酸，然后加入酰胺，搅拌至形成凝胶，干燥后预热处理，然后800℃煅烧，得到Li₅Cr₇Ti₆O₂₅；将其加入硝酸铁溶液并分散，然后将磷酸二氢铵溶液滴入上述溶液；抽滤、洗涤、干燥，得到Li₅Cr₇Ti₆O₂₅‑FePO₄前驱体；将碳纤维放入浓硝酸中，搅拌水洗后得硝化碳纤维；将硝化碳纤维与上述前驱体球磨干燥后焙烧，得目标产物。本发明制备的Li₅Cr₇Ti₆O₂₅复合负极材料颗粒粒径均一、结构稳定、致密，具有稳定的多级复合结构，这种结构使其具有高容量和长寿命的特性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种铬基锂离子电池复合负极材料及其制备方法。

背景技术

随着各种电子设备以及电动汽车、混合动力汽车的发展，对为其提供能量的锂离子电池提出了更高的要求。锂离子电池的容量密度和能量密度较高，被公认为最有希望的动力电池。目前商用锂离子电池负极材料大多采用各种嵌锂碳/石墨材料，但是，碳材料的嵌锂电位(0～0.26V)与金属锂的沉积电位很接近，当电池过充时，金属锂可能会在碳电极表面析出而形成锂枝晶，枝晶进一步生长，则可能刺穿隔膜，造成正负极相接，从而引起短路；此外，碳材料还存在首次充放电效率低、与电解液发生作用、存在明显的电压滞后现象、制备方法比较复杂等缺点。尖晶石型钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂是一种“零应变”材料，在锂离子嵌入脱出的过程中晶体结构能够保持高度的稳定性，而使其具有优良的循环性能和平稳的放电电压。且具有相对较高的电极电压(1.55V)，在整个放电过程中不会出现金属锂的析出，大大提高了电极材料使用的安全性。但是Li₄Ti₅O₁₂最大的不足是其电子电导和离子电导较低，从而在大电流充放电时容量衰减快、倍率性能较差。Li₄Ti₅O₁₂/Li半电池放电至0V时(vs.Li⁺/Li)，理论容量为293mAh/g，可逆容量不能达到所需的目标要求。因此，很有必须开发新型的钛酸盐负极材料。Li₅Cr₇Ti₆O₂₅作为一种新型的钛酸盐负极材料，放电至0V时(vs.Li⁺/Li)，理论容量为320mAh/g。因此，Li₅Cr₇Ti₆O₂₅基负极材料是一种非常有开发前景的锂离子电池负极材料。但是Li₅Cr₇Ti₆O₂₅大的不足是其电子电导和离子电导较低，从而在大电流充放电时容量衰减快、倍率性能较差。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种铬基锂离子电池复合负极材料及其制备方法，以期原料来源广泛，操作简便、可控性好、重现性高，所得到的材料颗粒较小、粒径分布均匀、结晶度高，从而在降低材料制备成本的同时，提高材料的电化学性能。