[发明专利]一种钛基氧化物锂离子电池负极材料及其性能测试方法

说明书

本发明提供了一种钛基氧化物锂离子电池负极材料及其性能测试方法，属于锂离子电池材料领域，通过采用有机碳源和碳纳米管作为双碳源、稻壳制备的高活性硅粉作为硅源、碳酸锂和钛基氧化物二氧化钛为原材料，经过球磨，在乙酸乙酯中超声分散，真空干燥后灼烧，冷却后制得电池负极材料硅/碳/钛酸锂，将此电极材料进行电池组装，进行电化学性能测试，材料中的碳源有效抑制了材料的团聚现象，具有较高的电子导电性，形成了利于锂离子传输的导电网络，利于锂离子的快速传输，使其具有较高的比容量且循环稳定，具有较高的导电性和较优的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种钛基氧化物锂离子电池负极材料及其性能测试方法。

背景技术

随着不可再生资源的大量消耗，传统的能源供应日益枯竭，锂离子电池作为传统能源的替代者，是当今世界的一种重要的能源存储资源，锂离子电池具有能量密度高、功率密度高和循环寿命长等优点，已经被广泛应用于便携式电子设备、通讯设备、静态储能系统和庞大的电动车市场。然而传统的锂离子电池在充放电过程中由于锂表面的不均匀导致电势分布不均，这种不均匀的沉积会在金属锂表面产生枝晶，随着充放电的不断进行，枝晶不断地生长，不但对电池造成更大的不可逆性，而且当枝晶长到一定的程度，会发生折断产生死锂，另一方面也会刺破隔膜，导致电池发生短路，引起电池失火甚至发生爆炸，因此开发出具有良好稳定性、循环性以及安全性的新型锂离子电池具有重要意义。

目前，钛基氧化物作为一种性能较优的负极材料被广泛应用于锂离子电池中，钛基氧化物如二氧化钛和钛酸锂具有较高的循环可逆性和较高的工作电压，可以确保锂离子电池的安全性，钛酸锂材料的优点颇多，但因其导电率低的问题限制了其应用，当其在电流密度较高的条件下进行充/放电时，电极的极化现象十分的严重，不能很好地将其优秀的比容量发挥出来，容易造成电导率低，电子传输慢和纳米颗粒团聚等问题，造成可逆容量和倍率性能的衰减，从而阻碍了其在锂离子电池中的实际应用。

为了解决上述问题，现有技术常采用碳包覆的方法，由于碳导电性较好，通过包覆可以有效缓解团聚现象，提高导电效率，但是由单一碳包覆，导电性能提高效果不是很明显，因此需要进一步研究提高其电化学性能。

发明内容

针对现有问题电导率低和纳米颗粒团聚造成的造成材料电化学性能较差的问题，本发明提供了一种钛基氧化物锂离子电池负极材料及其性能测试方法，通过采用葡萄糖和碳纳米管作为双碳源、稻壳制备的高活性硅粉作为硅源、碳酸锂和钛基氧化物二氧化钛制备的硅/碳/钛酸锂负极材料，有效抑制了材料的团聚现象，材料中的碳源具有较高的电子导电性，形成了利于锂离子传输的导电网络，利于锂离子的快速传输，使其具有较高的比容量且循环稳定，具有较高的导电性和较优的电化学性能。

一种钛基氧化物锂离子电池负极材料，所述电池负极材料以有机碳源和碳纳米管作为双碳源、稻壳制备的高活性硅粉作为硅源以及钛酸锂晶体合成而成，其中碳纳米管含量为1%-5%，葡萄糖含量为8%-15%，硅粉质量为10%-20%，钛酸锂晶体含量为70%-80%。

一种钛基氧化物锂离子电池负极材料制备方法，包括以下制备步骤：

（1）硅粉的制备：将稻壳酸洗后加热干燥，灼烧成稻壳灰，将稻壳灰与镁粉均匀混合，通入惰性气体加热反应，冷却后将粉末酸洗加热冷却后，抽滤洗涤干燥得硅粉；

（2）钛酸锂晶体的制备：将碳酸锂和钛基氧化物置于球磨机中，加入有机溶剂分散剂后进行球磨，球磨结束后，将混合均匀后的浆料烘干后进行微波加热；

（3）电池负极材料：将碳纳米管进行球磨，然后将硅粉、钛酸锂晶体、有机碳源分别加入乙酸乙酯中超声分散，待溶解后将其混合继续超声分散，真空干燥后灼烧，冷却后即得电池负极材料。