[发明专利]一种纳米钛酸锂的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种纳米钛酸锂的制备方法及其应用，纳米钛酸锂的制备方法包括如下步骤：取钛源、锂源和导电剂，加入乙醇中，搅拌均匀，然后加水继续搅拌，再转入水热釜中，进行烘干，烘干后用乙醇洗涤，再次烘干，再转入气氛炉中煅烧制得纳米钛酸锂。本申请通过在纳米钛酸锂制备过程中添加导电剂，有利于离子扩散，提供更多锂离子嵌入位点，提高了钛酸锂的导电功能。

技术领域

本发明涉及材料化学技术领域，尤其涉及一种纳米钛酸锂的制备方法及其应用

背景技术

近年来，电动汽车和可再生能源集成装置需求量的不断增加，推动了可充电、长寿命、高容量、低成本的储能设备的快速发展。锂离子电池以其容量大、周期长、环境友好等优点，成为便携式电子设备和电动汽车的一种良好的动力源。

锂离子电池种类众多，但是电池的结构组成相差无几，主要是由正极材料、负极材料、电解液和隔膜组成。目前市售正极材料通常采用的是LiCoO 2、LiMn 2 O 4、LiFePO 4等含锂化合物；负极材料则一般采用各种改性的碳材料；电解液作为锂离子传递的介质，通常为LiPF 6、LiBF 4、LiClO 4等锂盐在非极性溶剂中形成的溶液；隔膜一般是多孔的单层或多层高分子材料，锂离子可以有选择性地在隔膜材料中穿梭，同时具有电子绝缘作用，可以用来隔离正负极间电子的传递以防止发生短路。

锂电池的基础开发中，在负极材料方面，目前大多为嵌锂石墨化碳材料，该材料具有原料广泛、价格便宜、制备方法简单、性能良好等优点，但是，在实际应用中会存在一系列问题，例如，首次充放电效率较低，充放电过程中体积变化较大，容易形成锂枝晶引起电池短路，使电解液发生分解的风险较高，存在安全隐患等。相比之下，具有尖晶石结构的钛酸锂具有优异的性能，将其作为电池负极材料，能够有效克服上述碳材料作为负极材料所具有的缺陷。钛酸锂是一种由金属锂和低电位过渡金属钛组成的复合氧化物，其最大的特点就是具有“零应变性”，锂离子在嵌入或脱出过程中，钛酸锂晶格常数和体积变化都很小，变化率在1％以内；在充放电循环中，这种“零应变性”能够避免由于电极材料的来回伸缩而导致结构的破坏，从而提高电极的循环性能和使用寿命，减少循环带来的比容量衰减，具有非常好的耐过充、过放特征。

尽管钛酸锂具有上述优越性能，但其自身低电导率的特性使其在高倍率充放电时性能较差且比容量衰减较快，大电流放电性能不理想，所以需要制备一种较高导电率的钛酸锂材料。

发明内容

为克服现有技术中存在的传统钛酸锂导电率不高的问题，本发明提供了一种纳米钛酸锂的制备方法及其应用。

一种纳米钛酸锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)取钛源、锂源、导电剂，加入乙醇中，在400-500r/min搅拌速度下搅拌18-24小时；

(2)然后加水，继续搅拌0.5-1小时；

(3)搅拌完成后，将所得混合物转入水热釜中，在160-240℃的烘箱中保持 12-24小时，得到白色粉末；

(4)将所述白色粉末用乙醇洗涤后放入60-90℃的烘箱中干燥6小时；

(5)干燥完成后转入气氛炉中，在800-1000℃下煅烧6小时，制得纳米钛酸锂。

在本发明一优选实施例中，步骤(1)中钛源、锂源、导电剂的质量比为 (45-70)：(9-15)：1。

在本发明一优选实施例中，步骤(1)中钛源优选钛酸四丁酯、钛酸异丁酯、钛酸甲酯、四氯化钛中的一种或几种。

在本发明一优选实施例中，步骤(1)中锂源优选氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、氯化锂中的一种或几种。

在本发明一优选实施例中，步骤(1)中导电剂优选六水合三氯化钆。