[发明专利]一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法

说明书

本发明提供一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法，包括将Ti(OC₄H₉)₄、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄和C₆H₈O₇混合得到混合溶液；随后将其移至在水浴锅中，加热得到凝胶，然后通过真空干燥得到干凝胶，并将干凝胶煅烧块状的LiTi₂(PO₄)₃；将其球磨为粉末状；将β‑环糊精溶解后与LiTi₂(PO₄)₃混合均匀；随后经过真空干燥，在氩气气氛保护下，煅烧得到黑色的LiTi₂(PO₄)₃/C复合负极材料。本发明采用溶胶‑凝胶法制备的负极材料颗粒分布均匀、形貌规则；本发明将LiTi₂(PO₄)₃负极材料表面包覆碳层，提高了负极材料的电子电导率和锂离子扩散系数，提高了大倍率充放电性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，尤其是一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池因具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应和高安全性能等优点，受到广泛地研究。

目前商业化使用的负极材料主要是天然石墨和人造石墨。传统石墨材料的理论容量为372mAh/g，虽然相对于正极材料还能有足够的储锂能力。但随着大倍率快速充电领域的发展需求，石墨不能满足快速充放电的性能。

磷酸钛锂LiTi₂(PO₄)₃其理论比容量为138mAh/g。LiTi₂(PO₄)₃具有钠超离子导体结构，属于正交晶系，空间群R3c，是由PO₄四面体和4个TiO₆八面体相连接，每个TiO₆八面体与6个PO₄四面体相连接，有着三维空间晶体结构和沿着c轴开放的离子传输通道，所以离子电导率高并且结构稳定，但是也存在电子电导率低的问题，需要对其进行改性得到电化学性能优异的LiTi₂(PO₄)₃。

现有一般使用传统的高温固相法制备LiTi₂(PO₄)₃，但其产物粒径大小不易控制、分布不均匀、形貌不规则等缺点。而且LiTi₂(PO₄)₃电子电导率不高，需要对LiTi₂(PO₄)₃进行改性，主要的改性方法有进行碳包覆、元素掺杂等。合适的碳包覆层可以提高材料的电子电导率，改善材料在高倍率下的容量衰减。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法，本发明采用溶胶-凝胶法制备LiTi₂(PO₄)₃，使其产物分布均匀且颗粒小。

本发明的技术方案为：一种碳包覆的磷酸钛锂负极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1)、将Ti(OC₄H₉)₄逐滴滴入无水乙醇中并持续搅拌，随后加入Li₂CO₃；