[发明专利]一种钛酸镧锂包覆的硅碳负极材料制备方法

说明书

本发明公开了一种钛酸镧锂包覆的硅碳负极材料制备方法，其步骤为：步骤1、将硅材料和碳材料预混后进行研磨，获得硅碳材料混合物；步骤2、配制钛酸镧锂混合物溶液；步骤3、将步骤1获得的硅碳材料混合物加入到步骤2配制的钛酸镧锂混合物溶液中进行高速分散，获得悬浊液；步骤4、将步骤3获得的悬浊液通过喷雾干燥法制成球状颗粒粉末前驱体；步骤5、对步骤4制得的前驱体进行高温烧结后自然冷却至室温，即成。本发明一种钛酸镧锂包覆的硅碳负极材料制备方法，其采用钛酸镧锂化合物作为碳硅负极材料的包覆剂，利用钛酸镧锂化合物良好的导电性和稳定性的特点，能够获得电荷传输阻抗较低及功率输出较高的硅碳负极材料。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种钛酸镧锂包覆的硅碳负极材料制备方法。

背景技术

锂离子电池以其比能量大、工作电压高、自放电率小、体积小、重量轻等优势，自其诞生以来，便给储能领域带来了革命性的变化，被广泛应用于各种便携式电子设备和电动汽车中；然而随着人们生活水平的提高，更高的用户体验对锂离子电池提出了更高的要求：质量更轻、使用时间更长等；为了解决上述问题必须寻找新的性能更加优异的电极材料。

作为锂离子电池至关重要的一部分，负极材料的能量密度和循环寿命对电池的整体性能影响深远，目前商业化的负极材料依然使用的是传统的石墨材料，但是其低的理论容量已经不能满足日益增长的市场需求，因此急需寻找其他的新型的负极材料。

目前，现有技术中已经存在很多硅碳负极材料的制备方法，然而，这些方法大部分采用无定型碳或者石墨烯等材料作为包覆材料；选用无定形碳作为包覆材料，硅碳材料相关性能改善有限，使用石墨作为包覆材料，则生产成本太高；这些碳材料的包覆虽然从一定程度上改善了硅碳材料的体积膨胀和容量衰减问题，但对于硅碳的功率输出较低和低温性能较差的问题一直没有明显改善，因此这也严重阻碍了硅碳材料在锂电领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛酸镧锂包覆的硅碳负极材料制备方法，其能够改善现有技术中存在的硅碳负极材料的电荷传输阻抗较高及功率输出较低的问题。

本发明所采用的技术方案为：

一种钛酸镧锂包覆的硅碳负极材料制备方法，其包括以下步骤：

步骤1、将硅材料和碳材料预混后进行研磨，获得硅碳材料混合物；

步骤2、配制钛酸镧锂混合物溶液；

步骤3、将所述步骤1获得的硅碳材料混合物加入到所述步骤2配制的钛酸镧锂混合物溶液中进行高速分散，获得悬浊液；

步骤4、将所述步骤3获得的悬浊液通过喷雾干燥法制成球状颗粒粉末前驱体；

步骤5、对所述步骤4制得的前驱体进行高温烧结后自然冷却至室温，制得钛酸镧锂包覆的硅碳负极材料。

本发明的特点还在于：

所述步骤1中，所述硅材料和碳材料预混的质量比为1:4-19。

所述步骤1中，所述硅材料的平均颗粒尺寸为50-200nm；所述硅材料和碳材料预混后进行的研磨采用高能球磨。

所述步骤2具体通过以下步骤实现：

步骤201、将含钛氧化物溶解于过氧化氢和氨水的混合溶液中，获得第一溶液；

步骤202、向所述步骤201获得的第一溶液中按照钛酸镧锂化合物的化学计量比加入镧源及锂源并且按照质量百分比使锂源过量5％-15％，搅拌均匀后获得固含量为1％-10％的钛酸镧锂混合物溶液。

所述步骤201中，所述含钛氧化物为二氧化钛或偏钛酸。

所述步骤202中，所述镧源为硫酸镧或者硝酸镧；所述锂源为氢氧化锂或者硝酸锂。