[发明专利]含氟钛酸锂包碳复合材料的制备方法及其产品和应用

权利要求书

1.一种含氟钛酸锂包碳复合材料的制备方法，其特征在于通过两步固相高能球磨法，包括下述步骤：

(1)将一定量的Li的可溶性化合物、锐钛矿型TiO₂、LiF和有机小分子碳源前驱体在球磨罐中球磨混合，得到混合均匀的混合浆料，将浆料烘干得到前驱体粉末；然后，将上述粉末在空气或惰性气氛下，在300℃~600℃条件下保温2~20h，得到烧结前驱体；

(2) 将所述的烧结前驱体和有机大分子聚合物碳源前驱体进行混合，使有机高分子聚合物碳源前驱体与所述有机小分子碳源前驱体的含碳质量比为1~5:1，在均匀的介质中球磨，烘干，在空气或惰性气氛下，600℃~900℃条件下保温2~30h，得到成品钛酸锂粉体；其中，所述的有机大分子聚合物碳源前驱体的分子量为10000~300000，添加量理论上为最终生成的产物的含碳量贡献3wt%~10wt%。

2.根据权利要求1所述的含氟钛酸锂包碳复合材料的制备方法，其特征在于所述的Li的可溶性化合物为碳酸锂、硝酸锂、草酸锂、醋酸锂、柠檬酸锂、甲酸锂、乳酸锂、氯化锂、异丙醇锂或含锂的有机醇、酸、酯类化合物中的一种或者几种。

3.根据权利要求1所述的含氟钛酸锂包碳复合材料的制备方法，其特征在于所述的有机小分子碳源前驱体为包括活性炭、乙炔黑、石墨、葡萄糖、尿素、蔗糖、草酸、柠檬酸、葡萄糖酸、酒石酸、月桂酸、乙二胺四乙酸中的一种或者几种的碳材料。

4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于所述的有机小分子碳源前驱体的分子量为60-800，理论添加量为最终生成的产物的含碳量贡献1wt%~3wt%。

5.根据权利要求1所述的含氟钛酸锂包碳复合材料的制备方法，其特征在于所述的有机大分子聚合物碳源前驱体为聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚乙二醇、可溶性淀粉、酚醛树脂、聚甲基丙烯酸甲脂中的一种或者多种，所述的有机大分子聚合物碳源前驱体的分子量为10000~300000，理论添加量为最终生成的产物的含碳量贡献5wt%~10wt%。

6.根据权利要求1所述的含氟钛酸锂包碳复合材料的制备方法，其特征在于步骤(1)球磨介质是水、乙醇、丙酮、乙醚中的一种或几种混合物；所述的烘干温度为60℃~200℃。

7.根据权利要求1所述的含氟钛酸锂包碳复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)和(2)中均采用玛瑙球磨罐和玛瑙球进行球磨，球和物料的质量比控制为1~10:1，球磨的转速控制在300~550r/min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于称取4.7778g的锐钛矿型TiO₂，6.4898g的醋酸锂，0.8622g的LiF和0.9g的酚醛树脂，加入到球磨罐中，随后加入40g的玛瑙球和35ml的无水乙醇，密封球磨罐，在球磨机上以350r/min的转速球磨8小时，得到混合均匀的混合浆料；将浆料转移到干燥皿中，放入烘箱中120℃烘干得到前驱体粉末；

将前驱体粉末放在管式炉内，在氩气保护下，以100℃/小时的升温速率升温至400℃保温5小时使原料初步分解，待降至20~50℃后，得到烧结前驱体；

将烧结前驱体放入球磨罐，加入1g的酚醛树脂，随后加入36g的玛瑙球和50ml的无水乙醇，在球磨机上以400r/min的转速球磨8小时，得到混合均匀的混合浆料；将浆料转移到干燥皿中，放入烘箱中80℃烘干得到黑色粉体，将粉体放在管式炉内，在氩气保护下，以180℃/小时的升温速率升温至850℃保温8小时，自然冷却至20~50℃后，制备得最终产物。

9.一种含氟钛酸锂包碳复合材料，根据所述权利要求1至8任一所述的制备方法得到。

10.一种根据权利要求9所述含氟钛酸锂包碳复合材料在锂离子二次电池作为负极材料的应用。