[发明专利]一种电池、电池电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池电极材料的制备技术领域，且特别涉及一种电池、电池电极材料及其制备方法。

背景技术

钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)作为锂离子电池负极材料具有电位高、不与电解液发生反应、零应变和化学扩散快等优点，是有潜力的动力型锂离子电池负极材料，但是高倍率性能差是影响其商业化应用的关键因素之一。目前提高Li₄Ti₅O₁₂倍率性能的方法主要有减小粒径、高电价离子掺杂和引入高导相等，但是这些方法会导致Li₄Ti₅O₁₂材料低温高倍率环境下的电化学性能不佳、循环性和安全性差等缺陷。因此基于Li₄Ti₅O₁₂制备复合材料以改善其倍率性能是很有必要的。

二氧化钛(TiO₂)结构稳定，作为电极材料使用时有优良的倍率和循环性能，另外TiO₂与Li₄Ti₅O₁₂在脱嵌锂反应中都涉及到Ti³⁺/Ti⁴⁺的电对反应，电压平台匹配性较好，因此二氧化钛掺杂钛酸锂制备的复合材料可望获得良好的电化学性能。

然而，在溶胶-凝胶法制备钛酸锂的过程中，往往制备出来的电极材料的性能不佳。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种电池电极材料的制备方法，该制备方法科学合理，简单易行。

本发明的第二目的在于提供一种电池电极材料，此电池电极材料具有充放电反应可逆性好、循环性能优异、化学反应活性高的特点。

本发明的第三目的在于提供一种电池，此电池具有充放电反应可逆性好、循环性能优异、化学反应活性高的特点。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种电池电极材料的制备方法，将钛酸四正丁酯溶于无水乙醇得到第一溶液；向第一溶液中加入有机酸得到第二溶液；在搅拌下，将乙酸锂溶液缓慢滴入到第二溶液中，同时调节pH至3～4；静置、干燥后得到前驱体；将前驱体在无氧环境下受热；钛酸四正丁酯、有机酸、乙酸锂的物质的量的比为：4～6:5～12.5:4～5。

本发明提出一种电池电极材料，由上述制备方法制成。

本发明提出一种电池，由上述电池电极材料制成。

本发明提出的一种电池电极材料及其制备方法的有益效果是：

二氧化钛自身结构稳定，有良好倍率和循环性能，掺杂到钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)中，可以提高Li₄Ti₅O₁₂的倍率和循环性能。该制备方法通过合理且严格地控制各项参数，在制备钛酸锂的过程中，能够只得到单一矿相的二氧化钛(锐钛矿型二氧化钛)。制备出来的电池电极材料和电池具有充放电反应可逆性好、循环性能优异、化学反应活性高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例6所制得的Li₄Ti₅O₁₂/A-TiO₂/C电池电极材料的X-射线衍射图；

图2是本发明实施例6所制得的Li₄Ti₅O₁₂/A-TiO₂/C电池电极材料的热失重图；

图3是本发明实施例6所制得的Li₄Ti₅O₁₂/A-TiO₂/C电池电极材料的第一视角的透射电镜图；

图4是本发明实施例6所制得的Li₄Ti₅O₁₂/A-TiO₂/C电池电极材料的第二视角的透射电镜图；