[发明专利]一种锆钼钒包覆钛酸锂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锆钼钒包覆钛酸锂复合材料的制备方法，包括以下步骤：将锂源、钛源加入第一分散剂中进行球磨分散，真空干燥，接着预烧结，然后煅烧，冷却得到预制料；将硝酸氧锆、钼酸铵、偏钒酸铵和预制料加入第二分散剂中进行球磨分散，烘干，煅烧，冷却得到锆钼钒包覆钛酸锂复合材料。本发明还公开了一种锆钼钒包覆钛酸锂复合材料。本发明工艺简单，易于工业化生产，并且所得锆钼钒(ZrMo_1.5V_0.5O_7.75)均匀包覆钛酸锂复合材料减少电池产气和高温体积膨胀，减少钛酸锂负极材料高温存储失效，提高其高倍率循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，尤其涉及一种锆钼钒包覆钛酸锂复合材料及其制备方法。

背景技术

伴随能源危机和人们对于环境问题的日益关注，寻找可再生绿色能源成为科学研究的重要发展方向。作为清洁能源器件，锂离子电池具有体积小、重量轻、使用寿命长等优点，广泛应用于便携式电子产品，也是理想的电动汽车动力电池之一。

锂离子电池研究的关键是电极材料的选取。碳材料由于其储量丰富，循环稳定性好，性价比高，是商业锂离子电池中最广泛应用的负极材料。但两大缺点制约着碳材料在锂离子电池市场上的进一步发展：一是在充放电过程中，锂离子脱嵌会引起碳电极材料的体积膨胀与收缩，长时间的使用可能使电极材料晶体结构发生坍塌，进而引起电池容量降低；二是碳电极在脱嵌锂过程中电位接近金属锂，当电池过充时在表面容易形成锂枝晶，引起电池内部短路，因而具有潜在的安全隐患。

因此，寻找安全可靠的负极材料势在必行。各类新型负极材料包括钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)、Si-Li₄Ti₅O₁₂复合材料、硅、多种过渡金属氧化物(如TiO₂、Co₃O₄、MnO、Fe₂O₃、Fe₃O₄及Cr₂O₃)等受到了广泛的关注。其中钛酸锂是最具发展前景的锂离子电池负极材料之一。与碳材料相比，钛酸锂脱嵌锂平台电位较高(1.55V vs Li/Li⁺)，可避免锂枝晶的产生，保障了电池的安全性；其理论比容量为175mAh/g，具有平稳的放电平台，容量利用率较高；被称为“零应变”材料，充放电过程中无明显体积变化，能够避免电极材料因反复胀缩而导致的结构破坏，具有稳定的循环性能。除此之外，钛酸锂具有高热稳定性。

尽管Li₄Ti₅O₁₂存在上述诸多优点，但同时也存在着一些不足，如能量密度低、振实密度低、循环/储存过程中胀气等。目前，对Li₄Ti₅O₁₂电池电化学性能的改善主要集中在碳包覆、与碳或合金粉末复合、元素掺杂、二次造粒、减小颗粒尺寸等。对Li₄Ti₅O₁₂粉末颗粒形貌进行控制可以提高粉末的振实密度。但目前Li₄Ti₅O₁₂基电池最大的缺点是其存储和循环过程中胀气，以Li₄Ti₅O₁₂为负极的不同电池体系在循环或存储的过程中均存在胀气，其高温胀气行为严重制约了Li₄Ti₅O₁₂电池的商业化进程。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种锆钼钒包覆钛酸锂复合材料及其制备方法，工艺简单，易于工业化生产，并且所得锆钼钒(ZrMo_1.5V_0.5O_7.75)均匀包覆钛酸锂复合材料减少电池产气和高温体积膨胀，减少钛酸锂负极材料高温存储失效，提高其高倍率循环性能。