[发明专利]锂离子电池负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池负极材料，其特征在于，该锂离子电池负极材料为可控价态钛酸锂，其化学式为：Li₄Ti(IV)_5-xTi(III)_xO_(12-x/2)，其中，0＜x＜5；IV、III分别为Ti的价态，该锂离子电池负极材料结构为尖晶石结构。

2.如权利要求1所述的锂离子电池负极材料，其特征在于，该锂离子电池负极材料的固有电导率为10^-3～10^-8S/cm。

3.如权利要求1所述的锂离子电池负极材料，其特征在于，该锂离子电池负极材料的嵌锂电位低于化学计量比的钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂的嵌锂电位。

4.如权利要求3所述的锂离子电池负极材料，其特征在于，该锂离子电池负极材料的嵌锂电位为1.50～1.55V。

5.如权利要求1所述的锂离子电池负极材料，其特征在于，该锂离子电池负极材料的可逆比容量为120mAh/g～170mAh/g，可实现1～20C倍率充放电。

6.如权利要求1所述的锂离子电池负极材料，其特征在于，其外观颜色为蓝色。

7.一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

a、将锂源和钛源按锂、钛摩尔比Li∶Ti＝0.80～0.84∶1混合均匀；

b、将锂源与钛源的混合物在高温炉内以1～50℃/分钟的升温速度升温至600～1000℃，恒温3～72小时，随炉冷却至室温，得到化学计量比的钛酸锂纯相；

c、将钛酸锂纯相先加入重量百分比为0.5～10的添加剂及重量百分比为100～900％的溶剂，通过搅拌磨或者超细磨进行球磨混合，并通过加热蒸发干燥法、真空加热干燥法或者喷雾干燥法进行干燥，所述添加剂为葡萄糖、蔗糖、淀粉、聚乙烯醇、酚醛树脂、环氧树脂和糠醛树脂中的一种或者多种，所述溶剂为去离子水、乙醇或丙酮；

d、将干燥后材料放入高温炉，在惰性保护气体下以1～50℃/分钟的升温速度升温至600～900℃，恒温2～30小时，经过充分反应后，冷却至室温，获得可控价态钛酸锂。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂或者硝酸锂，钛源为锐钛矿、金红石、无定形或者板钛矿型的二氧化钛。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(b)中，将锂源与钛源的混合物在高温炉内以5～20℃/分钟的升温速度升温至700～850℃，恒温12～48小时，随炉冷却至室温，得到化学计量比的钛酸锂纯相；步骤(d)中，将干燥后材料放入高温炉，在惰性保护气体下以5～20℃/分钟的升温速度升温至600～750℃，恒温6～24小时，经过充分反应后，冷却至室温，获得可控价态钛酸锂。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(c)中，将钛酸锂纯相先加入重量百分比为1～7.5的添加剂及重量百分比为200～300的溶剂，通过搅拌磨或者超细磨进行球磨混合，并通过加热蒸发干燥法、真空加热干燥法或者喷雾干燥法进行干燥，所述添加剂为葡萄糖、蔗糖、淀粉、聚乙烯醇、酚醛树脂、环氧树脂和糠醛树脂中的一种或者多种，所述溶剂为去离子水、乙醇或丙酮。