[发明专利]一种Li4Ti5O12负极材料的制备方法

说明书

本发明属于能源材料技术领域，尤其涉及一种Li₄Ti₅O₁₂负极材料的制备方法。首先，将钛源、锂源和有机物混合，采用低温燃烧法制备Li₄Ti₅O₁₂前驱体；然后，采用高温机械力化学法将所述Li₄Ti₅O₁₂前驱体制备成Li₄Ti₅O₁₂粉末。该方法工艺简单，操作方便，能耗少，反应过程容易控制，适合工业化生产，得到Li₄Ti₅O₁₂粉末粒径约为200nm。

技术领域

本发明属于能源材料技术领域，尤其涉及一种Li₄Ti₅O₁₂负极材料的制备方法。

背景技术

随着环境污染和能源短缺的日益严重，清洁能源的开发和应用迫在眉睫，与之相应的储能技术特别是化学电源的使用也亟待提高。锂离子电池因其体积小、质量小、能量密度大、循环稳定性好、自放电小、无记忆效应和环境友好等优点，在国民经济和日常生活中发挥着越来越重要的作用。

传统的锂离子电池使用石墨等碳基材料作为负极材料，存在安全隐患，即在快充时石墨的嵌锂电位过低，接近0V(vs.Li/Li⁺)，易在电极表面形成锂枝晶，戳穿多孔隔膜造成内部短路。而Li₄Ti₅O₁₂材料在脱嵌锂过程中具有“零应变”效应和非常平坦的充放电平台(约1.55Vvs.Li/Li⁺)，因此，具有非常高的循环稳定性和安全性。但Li₄Ti₅O₁₂的离子电导率和电子电导率相对石墨较低，众多研究者通过离子掺杂和表面改性处理来提高的Li₄Ti₅O₁₂电子导电性；通过设计不同形态的纳米颗粒来提高Li₄Ti₅O₁₂的离子导电性。

目前，Li₄Ti₅O₁₂的制备方法主要有高温固相法、溶胶-凝胶法和水热离子合成法。但，高温固相法制得的材料普遍有团聚现象，且粒径分布不均匀、颗粒较大，导致电池内阻和极化较大；溶胶-凝胶法制备工艺比较复杂，工艺过程难以控制，所用原料均为有机物，导致制备成本较高，不利于大规模生产；水热离子合成法在反应过程中反应条件多变，不易控制，反应在封闭的有限空间里会释放出大量热，存在安全隐患，不适合工业化生产。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有存在的技术问题，本发明提供一种Li₄Ti₅O₁₂负极材料的制备方法，该方法工艺简单，操作方便，能耗少，反应过程容易控制，适合工业化生产。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明一种Li₄Ti₅O₁₂负极材料的制备方法：

制备Li₄Ti₅O₁₂前驱体的步骤：以钛源、锂源和有机物为原料，采用低温燃烧法制备Li₄Ti₅O₁₂前驱体；

制备粉末的步骤：采用高温机械力化学法将所述Li₄Ti₅O₁₂前驱体制备成Li₄Ti₅O₁₂粉末。