[发明专利]钛酸锂复合材料及其制备方法以及锂离子电池

权利要求书

1.一种钛酸锂复合材料，包括钛酸锂颗粒，其特征在于，进一步包括一双层包覆结构，该双层包覆结构包括直接包覆于该钛酸锂颗粒表面的碳层，以及包覆于该碳层表面的磷酸铝层。

2.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述碳层在该钛酸锂复合材料中的质量百分含量为0.1％至5％。

3.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述磷酸铝层在该钛酸锂复合材料中的质量百分含量为0.05％至1％。

4.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述碳层的厚度为5纳米至10纳米。

5.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述磷酸铝层的厚度2纳米至5纳米。

6.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述碳层与所述磷酸铝层的厚度比为2∶1至2.5∶1。

7.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述磷酸铝层为原位生成在该钛酸锂颗粒的碳层表面。

8.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述磷酸铝层厚度均匀且连续。

9.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述钛酸锂颗粒的材料为掺杂或非掺杂的钛酸锂，该非掺杂的钛酸锂的化学式为Li₄Ti₅O₁₂，该掺杂的钛酸锂的化学式由Li_(4-a)M_aTi₅O₁₂或Li₄M_bTi_(5-b)O₁₂表示，其中0＜a≤0.33，0＜b≤0.5，且M选自碱金属元素、碱土金属元素、第13族元素、第14族元素、过渡族元素及稀土元素中的一种或多种。

10.如权利要求1所述的钛酸锂复合材料，其特征在于，所述钛酸锂颗粒的粒径为80纳米至10微米。

11.一种如权利要求1至10中任意一项所述的钛酸锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：

提供待包覆的钛酸锂颗粒；

在钛酸锂颗粒表面包覆碳层；

将该表面包覆碳层的钛酸锂颗粒加入三价铝源溶液中形成混合物；

将磷酸根源溶液加入该混合物中与该三价铝源溶液反应，在该碳层表面形成磷酸铝层，以及

热处理该表面具有碳层和磷酸铝层的钛酸锂颗粒。

12.如权利要求11所述的钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述三价铝源溶液包括第二液相溶剂以及溶于该第二液相溶剂的三价铝源。

13.如权利要求12所述的钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述三价铝源为硝酸铝或异丙醇铝。

14.如权利要求12所述的钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述第二液相溶剂为水、无水乙醇、丙酮、氯仿、乙醚以及二氯乙烷中的一种或几种。

15.如权利要求11所述的钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述磷酸根源溶液包括水作为溶剂及溶解于水的磷酸根源，该磷酸根源为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵及磷酸三铵中的一种或几种的混合。

16.如权利要求11所述的钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述在该钛酸锂颗粒表面包覆碳层的步骤进一步包括：

提供碳源溶液；

将待包覆的钛酸锂颗粒加入该碳源溶液中，从而在该钛酸锂颗粒表面包覆一层碳源溶液，以及

热处理该表面包覆有碳源溶液的钛酸锂颗粒，使碳源溶液在该钛酸锂颗粒表面裂解成碳单质。

17.如权利要求16所述的钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳源溶液包括第一液相溶剂以及溶于该第一液相溶剂的碳源。

18.如权利要求17所述的钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳源为司班80、蔗糖酯、酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂、聚丙烯腈、以及聚苯萘中的一种或几种。

19.如权利要求17所述的钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一液相溶剂为水、无水乙醇、丙酮、氯仿、乙醚以及二氯乙烷中的一种或几种。