[发明专利]钛系氧化物/碳纳米管的复合负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种制备钛系氧化物/碳纳米管的复合负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)向掺杂元素的水溶性盐的水溶液中加入弱碱，搅拌得到掺杂元素分散液，所述掺杂元素选自Ⅷ族元素一种或至少两种以及选自ⅡA、ⅢA、ⅣA族元素中的一种或至少两种；

(2)将无机锂盐、二氧化钛和分散剂分散于水中，得到锂钛分散液；

(3)混合所述锂钛分散液和掺杂元素分散液，而后干燥，得到复合前驱体；

(4)将所述复合前驱体进行预热处理后，置入反应器中，在保护气氛中向该反应器中通入碳源气体进行CVD，经热处理而后冷却，得到复合负极材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述水溶性盐为氯化物或硝酸盐；

优选地，步骤(1)中所述弱碱为氨气、氨水、碳铵、碳酸氢铵和尿素中的一种或至少两种；

优选地，步骤(1)中所述掺杂元素分散液的pH为4.0～11.4。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述无机锂盐与二氧化钛的摩尔比为0.7～0.9:1；

优选地，步骤(2)中所述分散剂占二氧化钛质量的3wt％以下；

优选地，步骤(2)中所述无机锂化合物为氢氧化锂、碳酸锂、氧化锂、乙酸锂、草酸锂、氯化锂、硝酸锂和氟化锂中的一种或至少两种；

优选地，步骤(2)中所述分散剂为乙醇、聚乙烯醇、葡萄糖、柠檬酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇，吐温分散剂、BYK分散剂中的一种或至少两种；

优选地，步骤(2)中所述分散的方式为在100～1500rpm下球磨1～40h，进一步优选为10min～6h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述掺杂元素分散液与锂钛分散液的摩尔比不大于0.5；

优选地，步骤(3)中所述干燥的温度为100～350℃；

优选地，步骤(3)中所述干燥的进料速率为1～10kg/h；

优选地，步骤(3)中所述干燥的方式为喷雾干燥。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述预热处理具体为：以1～15℃/min速率升温至450～700℃加热1～8h；

优选地，步骤(4)中所述热处理的温度为660～900℃；

优选地，步骤(4)中所述热处理的时间为6～15h；

优选地，步骤(4)中所述CVD的温度为550～900℃

优选地，步骤(4)中所述CVD的时间为0.5～4h；

优选地，步骤(4)中所述冷却的温度为95～105℃；

优选地，步骤(4)中所述碳源气体为甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、乙醇、苯、天然气和液化石油气中的一种或至少两种；

优选地，步骤(4)中所述保护气氛为氮气或惰性气体。

6.一种由权利要求1所述方法制备得到的复合负极材料，其特征在于，其通式为Li_1+xM_yTi_2-xO₄/CNT，其中0＜x≤1/3，0≤y≤1/3，M选自Ⅷ族元素一种或至少两种以及选自ⅡA、ⅢA、ⅣA族元素中的一种或至少两种，CNT为碳纳米管。

7.根据权利要求6所述的复合负极材料，其特征在于，其平均粒径为0.05～30μm，平均振实密度为0.5～2.5g/cm³。

8.根据权利要求6所述的复合负极材料，其特征在于，所述碳纳米管平均长度为0.01～50μm，平均管径为1～100nm。

9.根据权利要求6所述的复合负极材料，其特征在于，其粉体电导率不低于1.00E-07S/cm。