[发明专利]一种TiO2

说明书

一种TiO₂畴结构调控硅酸钛锂材料的制备方法及应用，属于电池技术领域。该复合结构主体为硅酸钛锂，结构化学式为Li₂TiSiO₅，同时硅酸钛锂复合有TiO₂畴结构，可用于锂离子电池负极材料。通过TiO₂畴结构的引入，在原始单纯Li₂TiSiO₅的基础上，复合结构表现出了良好的循环稳定性及高比容量。在此基础上，表面碳层的同时引入，进一步增强了复合结构的电子电导率，提升了材料的倍率性能。本方法公开了该复合结构的制备方法。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种可作为锂离子电池负极的TiO₂畴 结构调控硅酸钛锂复合材料的制备及应用。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色环保的化学能源存储装置，已广泛应用于交通工具、 电子器件及智能电网等领域。其基本组成部分主要包括正极、负极、隔膜及电解 液，其中正负极是决定电池性能的主要影响因素。自首只锂电池成功商业化以来， 石墨类材料便由于其储量广泛、造价低、能量密度高等因素占据着锂电池负极的 主要市场。石墨类材料是一种嵌入型负极材料，主要发生锂离子在层间的嵌入/ 脱出。但由于石墨的充放电电位接近金属锂的沉积电位引起锂枝晶的形成，从而 刺穿隔膜造成电池内部短路，引发着火等安全事故。嵌入型负极材料具有体积变 化小的优点，但容量相对较低。另一种商业化的嵌入型负极材料为Li₄Ti₅O₁₂，该 材料理论容量为175mAh/g，电位在1.5V左右。该材料的循环寿命较长且倍率性 能优异，其具有“零应变”效应使得该材料具有良好的稳定性。高的电位避免了锂枝晶的形成，但也使得该材料能量密度较低。寻找新型高比容量、较低电位的 负极材料已引起了广发的研究。王志兴等人通过不同方法制备了一系列硅酸钛锂 材料(专利公布号：CN 105024070 A，CN 104810513 A，CN 105152177 A，CN105140516 A)并将其应用于锂离子电池负极。随后夏永姚等人对该材料进行了碳包覆和掺 杂等研究(专利公布号：CN105226281 A)。实验结果表明该材料具有较低的充 放电电位(约0.28V)及高的比容量(约308mAh/g)，但由于该材料导电性能较 差，在没有碳包覆的情况下表现出较低的比容量及较差的循环稳定性。

本发明通过在硅酸钛锂基体材料上引入微区畴结构得到了TiO₂畴结构调控 的硅酸钛锂材料，使得该材料在没用经过进一步地的改性时表现出了优异的循环 稳定性，在大电流情况下表现出了优异的倍率性能及较好的循环稳定性。

发明内容

本发明提供了一种TiO₂畴结构调控硅酸钛锂材料的制备方法，在硅酸钛锂 的基础上进一步引入了TiO₂畴结构提高了该材料循环稳定性及放电容量。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种TiO₂畴结构调控硅酸钛锂负极材料，其特征在于，负极材料主体为硅 酸钛锂Li₂TiSiO₅，同时硅酸钛锂复合有TiO₂畴结构对负极材料进行调控，硅酸 钛锂Li₂TiSiO₅的质量百分数为90％-100％(不包含100％)。