[发明专利]一种表面化学镀金属修饰Li4Ti5O12及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电池材料领域，具体地，涉及一种表面化学镀金属修饰Li₄Ti₅O₁₂及其制备方法。

背景技术

环境问题和能源危机的日益突出已经引起了世界各国的重视。开发电动汽车(EV)可以减少汽油消耗和汽车尾气排放。锂离子电池具有较高的能量密度和容量密度，被认为是最有希望的动力电池。相对于金属锂而言，采用各种碳材料为负极的电池其安全性能确实得到了很大的提高。但是嵌锂后碳负极的电位与金属锂的电位很接近，在过充时容易在碳电极表面析出活泼的金属锂，它与电解液反应产生可燃气体混合物，影响电池的安全性能。同时在锂离子反复嵌入和脱嵌的过程中，碳电极的基体容易发生膨胀，进而影响二次电池体系的循环寿命。

尖晶石型钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂）作为锂离子电池负极材料具有明显的优势：材料的循环寿命长，循环稳定性能好；放电平台高且平坦，不易产生锂枝晶，安全性能好；是一种零应变电极材料，在锂离子的嵌入和脱出过程中材料的体积变化很小；有较高的化学扩散系数（2×10^-8cm²/s），可实现高倍率充放电等。同时Li₄Ti₅O₁₂还具有抗过充和热稳定性好等特点。因此，该材料作为动力型锂离子电池的负极材料，具有巨大的商业价值和应用前景。

然而，Li₄Ti₅O₁₂本身的电子电导率较低(约10^-13S/cm)，在高倍率环境下工作时，其比容量衰减迅速。因此为了实现 Li₄Ti₅O₁₂的高倍率性能材料在动力型锂离子电池中的商业应用，提高Li₄Ti₅O₁₂的高倍率性能是关键。当前，向Li₄Ti₅O₁₂表面引入电子导电率高的物相，包覆或分散在颗粒表面以增强主相颗粒间的电子导电能力，提高材料的导电性能，是改善材料倍率性能的有效方法。碳包覆和制备金属及金属氧化物复合材料虽然能提高导电性能，大电流充放电性能得到改善，但是难以在Li₄Ti₅O₁₂材料表面掺杂或包覆均匀，牢固，从而导致性能不稳定，相比于金属氧化物金属单质导电性能相对较好，但是单质Ag的导电性较为昂贵，碳包覆制备过程中增加了惰性气体保护等工艺，工艺控制的复杂性和生产成本加大。而本发明使用化学镀金属修饰材料导电性能，能够使得Li₄Ti₅O₁₂粉末与镀液完全充分的接触而发生反应，形成细致光亮的镍镀层或铜镀层，与Li₄Ti₅O₁₂粉末结合更加紧密牢固，是改善材料倍率性能的有效方法。

发明内容

为了解决现有技术中Li₄Ti₅O₁₂低的倍率放电比容量和循环稳定性较差问题，改善Li₄Ti₅O₁₂倍率充放电的性能，本发明的目的在于提供一种表面化学镀金属修饰Li₄Ti₅O₁₂，即一种Li₄Ti₅O₁₂/M复合材料。所述Li₄Ti₅O₁₂/M复合材料由于表面镀了金属材料，所以，提高了Li₄Ti₅O₁₂的高倍率性能。