[发明专利]一种球形Li4

说明书

本发明公开了球形Li₄Ti₅O₁₂/ZnS复合负极材料，以钛源、锂源、锌源和碳源为原料，采用球磨辅助‑溶胶凝胶法制得前驱体，然后将所述前驱体进行高温烧结，得到球形Li₄Ti₅O₁₂/ZnS复合负极材料。本发明制备的Li₄Ti₅O₁₂/ZnS复合负极材料，呈均匀球形，粒径约为100~200 nm，具有良好的分散性。球形形貌增加材料颗粒之间的接触和缩短锂离子扩散系数，进而提高电极材料的电导率和锂离子扩散系数；同时均匀分散球形还可以提高材料的振实密度，从而提高材料的能量密度。通过ZnS和Li₄Ti₅O₁₂的协同作用提高材料的比容量和循环稳定性，比电容从未添ZnS的190 mAh/g提升到了添加后的215 mAh/g，同时依然维持着良好的循环稳定性。本发明的制备方法工艺流程简单，易于控制和自动化操作，适用于规模化生产，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种球形Li₄Ti₅O₁₂/ZnS复合负极材料。

背景技术

新能源产业贴合时代发展的潮流，符合人类可持续发展的方向，具有蓬勃的生命力和发展前景。限制新能源产业发展的瓶颈，不在于新能源的开发，而在于新能源的能量储存和转化。锂离子电池由于本身诸多优点，例如：高能量密度、良好的适应性等，被认为是能量储存和转化最理想的工具，成为新能源行业的主要研究热点之一。锂离子电池关键组成包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液和相关辅助设备，其中正负极材料直接决定了整个电池的基本性能，是锂离子电池的关键所在。目前正极材料性能的提升达到瓶颈，研究者们热衷于提升负极材料的性能，进而使正极材料的性能得以充分发挥。锂离子电池负极材料Li₄Ti₅O₁₂由于具有优良的循环稳定性、稳定的充放电压平台以及充放电过程中的“零应变”特性，是目前负极材料研究的热门材料之一。但是Li₄Ti₅O₁₂属于过渡金属氧化物一族，作为电池负极材料具有较低的电子导电率(常温下约为10-9S/cm)；而且与金属锂相比，Li₄Ti₅O₁₂的电位较高同时容量较低，这就限制了Li₄Ti₅O₁₂在锂离子负极材料中的应用，导致以该材料为原料的电池性能上有所不足。