[发明专利]一种改性钛酸锂负极材料及制备方法

权利要求书

1.一种改性的钛酸锂负极材料，其特征在于所述的改性钛酸锂负极材料为铜和碳原位复合的钛酸锂负极材料，铜与钛酸锂材料的质量百分比为0.1-10wt％，碳与钛酸锂材料的质量百分比为0.1-5wt％。

2.按权利要求1所述的负极材料，其特征在于所述的铜和碳的原位复合的钛酸锂负极材料依次为8wt％Cu和0.2wt％C、0.5wt％Cu和5wt％C、8wt％Cu和5wt％C、10wt％Cu和0.1wt％C以及0.1wt％Cu和2wt％C。

3.按权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于Cu和C的原位复合是在原先光滑的Li₄Ti₅O₁₂材料表面形成均匀、致密的铜和碳层，使表面变得粗糙。

4.按权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于铜和碳原位复合的钛酸锂材料的放电平台从10C放电中值电压从1.79V提高到2.08V；且3C8000次循环后容量从78.8％提高到88.0％，改善了Li₄Ti₅O₁₂/电解液界面的稳定性。

5.一种改性钛酸锂负极材料的制备方法，其特征在于采用湿法混料的固相烧结方法实施，具体步骤是：

(1)将二氧化钛、锂源、可溶性铜源和碳源材料按比例加入到去离子水中混合均匀，得到浆料；

(2)将上述浆料在50-200℃下烘干后，在氮气或氩气气氛下经600-900℃高温烧结4-20h，随炉冷却后过筛得到碳和铜原位复合的钛酸锂材料；钛源和锂源材料在高温下反应形成钛酸锂，铜源材料在高温下分解成氧化铜，碳源材料在高温下分解形成碳，抑制钛酸锂颗粒的长大，同时过量的碳将氧化铜还原形成铜，从而得到铜和碳原位复合的钛酸锂负极材料；铜与钛酸锂材料的质量百分比为0.1-10wt％，碳与钛酸锂材料的质量百分比为0.1-5wt％；

其中，①所述的二氧化钛为金红石、锐钛矿或无定型二氧化钛中的一种或几种；

②所述的锂源为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂或草酸锂中的一种或几种；

③所述的铜源为可溶于水且分解产物为氧化铜的铜化合物，具体为硝酸铜、硫酸铜或醋酸铜中的一种或几种；

④所述的碳源为可溶于水同时能充当分散剂作用的有机碳链材料，具体为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚丙烯酰胺中的一种或几种。

6.按权利要求5所述的方法，其特征在于步骤(2)高温烧结时的升温速率为2℃/min。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于随炉冷却后，过300目筛得到碳的铜原位复合的钛酸锂材料。