[发明专利]一种锂离子动力电池双层包覆结构的负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子动力电池负极材料，其特征在于，所述负极材料为三层核壳结构，分为内部核，中间层和外部包覆层，所述内部核为Li₄Ti₅O₁₂，中间层为经高温原位生成的碳层，外部包覆层为经高温原位生成的多孔氮掺杂碳层。

2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池负极材料，其特征在于，所述中间层为沥青经高温原位生成的碳层，所述外部包覆层为聚吡咯或聚苯胺经高温原位碳化后形成的氮掺杂碳层，所述中间层与外部包覆层分别均匀包覆于其内部层的表面。

3.根据权利要求1-2任一项所述的锂离子动力电池负极材料，其特征在于，所述负极材料的振实密度为1.0-2.0g/cm³，平均粒径为0.8-15微米。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的锂离子动力电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、按照摩尔比n(Li)∶n(Ti)＝4∶5取锂源和钛源分散于溶剂中，搅拌混合均匀后，得到浆料，将所述浆料进行喷雾干燥，得到粒径均匀的粉末，该粉末即为Li₄Ti₅O₁₂前驱体；

b、将制得的Li₄Ti₅O₁₂前驱体粉末与沥青进行混合，融合均匀后，将所得混合物在保护气氛下于600-900℃煅烧，保温时间为3-8h，冷却至室温，制得原位碳包覆的Li₄Ti₅O₁₂，记为Li₄Ti₅O₁₂/C；

c、将所制得的Li₄Ti₅O₁₂/C复合材料分散到溶剂中，形成悬浮液，加入聚合物单体和表面活性剂，混合均匀，向所得混合液中缓慢加入氧化剂，搅拌反应，经离心分离和干燥后，得到聚合物包覆的Li₄Ti₅O₁₂/C复合材料；

d、将步骤(c)中制得的聚合物包覆的Li₄Ti₅O₁₂/C复合材料在保护气氛下于400-600℃煅烧，保温时间为4-10h，冷却至室温，经研磨过筛，得到原位氮碳包覆的Li₄Ti₅O₁₂复合材料。

5.根据权利要求4所述的所述的锂离子动力电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂中的至少一种，所述钛源选自锐钛矿二氧化钛、钛酸四丁酯中的至少一种，所述溶剂为去离子水、乙醇或丙酮，所述沥青选自煤沥青、石油沥青、改质沥青、中间相沥青中的至少一种，所述聚合物单体选自吡咯、苯胺中的至少一种，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种，所述氧化剂选自过硫酸铵或FeCl₃，所述保护气氛选自氮气或氩气，所述步骤(b)和(d)中煅烧时的升温速率为5-8℃/min。

6.根据权利要求4-5任一项所述的锂离子动力电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中喷雾干燥的进口温度为150-220℃，出口温度为80-100℃，压力为0.1-0.3MPa。

7.根据权利要求4-6任一项所述的锂离子动力电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中Li₄Ti₅O₁₂前驱体粉末与沥青的质量比为1-5∶1，混合方式为置于VC混合机中混合，时间为1-5h。