[发明专利]一种钛酸镧锂包覆的石墨负极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钛酸镧锂包覆的石墨负极材料及其制备方法和应用，该石墨负极材料包括石墨颗粒和均匀地包覆在所述石墨颗粒表面的钛酸镧锂层，所述钛酸镧锂层的平均厚度为0.001nm‑20nm，所述石墨负极材料中钛酸镧锂的含量为0.5wt％‑5wt％。本发明的钛酸镧锂包覆的石墨负极材料通过钛酸镧锂的包覆在石墨颗粒的表面，不仅能够提供石墨颗粒与电解液之间的离子通道，还能稳定SEI膜的生长，加入极其少量的钛酸镧锂就能较大地提升快充性能，不会明显降低电芯的能量密度，并且钛酸镧锂还具有较低的电子电导率，对电解液相容性好。

技术领域

本发明涉及新能源锂离子电池负极材料技术领域，尤其涉及一种提升石墨材料的快充性能的钛酸镧锂包覆的石墨负极材料及其制备方法和应用。

背景技术

减少碳排放量、保护生态环境已经成为世界各国的基本共识。为此，对能源结构进行优化，减少对化石能源的依赖，大力发展新型的能源技术是目前的发展方向。锂离子电池自商业化以来，在极短的时间内替代了其它的二次电池，占据了非常大的市场规模。这是由于锂离子电池具有低污染，高能量密度，无记忆效应等优点。在锂离子电池中负极材料是锂离子电池的重要组成部分。石墨因其价格低廉，循环性能好，是商业化程度最高的负极材料。但是其非常明显的缺陷在于快速充放电能力差，不能满足市场上面消费数码类产品的快充性能。因此，提高石墨负极材料的动力学十分迫切。

传统技术中提高石墨动力学的方法是引入硬碳和软碳，较高的加入量或者高软化点沥青质辅料可以有效的提升颗粒粘接效果，增强粘接力，但残留有较高的残炭，从而严重影响材料的能量密度和应用端的电芯寿命；降低加入量或者使用低残炭的沥青质辅材可以大幅度降低能量密度损失，但颗粒的粘接效果和动力学性能、膨胀将会严重恶化。增强动力学的关键在于提高锂离子扩散系数和电子电导率。石墨的导电能力十分优秀，所以提高其锂离子扩散系数更能有效地提升动力学。现有的技术主要靠对单颗粒和二次颗粒的粒径设计来缩短锂离子扩散路径以提高扩散系数，具有加工难度大，收率低等缺点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明目的之一提供一种钛酸镧锂包覆的石墨负极材料，其具有较高的离子扩散系数，能够很好地提高石墨材料的动力学，且具有高首次库伦效率和快充性能好等优点。

本发明目的之二提供一种上述钛酸镧锂包覆的石墨负极材料的制备方法。

本发明目的之三提供一种将上述钛酸镧锂包覆的石墨负极材料应用于锂离子电池的负极材料中。

本发明目的之一采用如下技术方案实现：

一种钛酸镧锂包覆的石墨负极材料，包括石墨颗粒和均匀地包覆在所述石墨颗粒表面的钛酸镧锂层，所述钛酸镧锂层的平均厚度为0.001nm-20nm，所述石墨负极材料中钛酸镧锂的含量为0.5wt％-5wt％。

进一步地，所述钛酸镧锂层的平均厚度为10nm-20nm。

进一步地，所述钛酸镧锂层中钛酸镧锂的化学通式为Li_3xLa_2/3-xTiO₃，其中，0x0.16。

进一步地，所述石墨负极材料中钛酸镧锂的含量为2wt％-3.5wt％。

进一步地，所述石墨颗粒为人造石墨、球化天然石墨中一种或者两种；所述石墨颗粒的平均粒径为10μm-20μm。

优选进一步地，所述石墨颗粒的平均粒径为12μm-16μm。

本发明目的之二采用如下技术方案实现：

一种钛酸镧锂包覆的石墨负极材料的制备方法，包括如下制备步骤：

S1:将钛源溶解在过氧化氢溶液和氨水溶液的混合溶液中，记为第一溶液；

S2:将石墨加入到第一溶液中，在高速分散的状态下，加入稳定剂，并且按照化学计量比加入镧源和锂源，其中锂源过量；