[发明专利]复合钛酸锂材料及其制备方法与锂电池

权利要求书

1.一种复合钛酸锂材料，其特征在于，包括具有空心立方体结构的钛酸锂和包覆在所述具有空心立方体结构的钛酸锂表面的铈锆固溶体；所述铈锆固溶体通式为Ce_xZr_1-xO₂，式中0.3≤x≤0.8。

2.一种制备权利要求1所述复合钛酸锂材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将氯化钙、钛源、聚乙二醇200与甲醇混合，加入碳酸钠，在110～140℃下进行反应5～8h，过滤，制得CaTiO₃；

(2)将步骤(1)制备得到的CaTiO₃与乙二胺四乙酸二钠、乙二醇混合，在175～200℃下进行反应10～14h，过滤，制得空心立方体TiO₂；

(3)将步骤(2)制备得到的TiO₂与二水合氢氧化锂混合，加入无水乙醇形成反应体系并在乙醇的回流温度下进行反应，浓缩，干燥，煅烧，制得空心立方体Li₄Ti₅O₁₂；

(4)按铈锆固溶体中铈、锆的摩尔比，称取所需量的铈盐、锆盐和所需摩尔量的尿素溶于去离子水中配成溶液A，将溶液A与步骤(3)制得的空心立方体Li₄Ti₅O₁₂混合并进行水热反应，而后收集固相，所述固相经洗涤、干燥、焙烧，即制得复合钛酸锂材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，

所述钛源为钛酸异丙酯或钛酸四丁酯；

所述氯化钙与所述钛源、所述聚乙二醇200、所述碳酸钠的质量比为0.1:0.5:(0.3～0.5)：0.5；

所述甲醇与所述氯化钙的质量比为(200～500)：1。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述CaTiO₃与所述乙二胺四乙酸二钠的质量比1:(3～5)。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，

所述TiO₂与所述二水合氢氧化锂的摩尔比为1:(0.81-0.85)；

所述煅烧温度为500～650℃，所述煅烧时间为2～3h。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，

所述铈盐为硝酸铈铵；所述锆盐为硝酸锆；所述铈盐与所述尿素的摩尔比为1:(3～4)。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应是在水热反应釜中进行的，所述水热反应温度为120～180℃，时间为5～7h；所述干燥温度为110～130℃，时间为6～12h，焙烧温度为500～700℃，时间为2～4h。

8.权利要求1所述复合钛酸锂材料或权利要求2-7任一项所述制备方法制备得到的复合钛酸锂材料在制备锂离子电池负极材料中的用途。

9.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池的负极材料包括权利要求1所述的复合钛酸锂材料或权利要求2-7任一项所述制备方法制备得到的复合钛酸锂材料。

10.一种根据权利要求9所述的锂电池在制备共享锂电池中的用途。