[发明专利]改性钛酸锂材料、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种改性钛酸锂材料，其特征在于，所述改性钛酸锂材料包括片状钛酸锂和球状掺杂型钛酸锂，所述球状掺杂型钛酸锂的结构式为Li₄Ti_(5-x)M_xO₁₂，其中M为C和/或Zr，x为0.05～0.2。

2.根据权利要求1所述的改性钛酸锂材料，其特征在于，所述片状钛酸锂的厚度为30～70nm；所述球状掺杂型钛酸锂的粒径为D99＜40μm。

3.根据权利要求1或2所述的改性钛酸锂材料，其特征在于，所述片状钛酸锂和所述球状掺杂型钛酸锂的重量比为3:7～5:5。

4.一种改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将片状钛酸锂和球状掺杂型钛酸锂混合、烧结，得到所述改性钛酸锂材料；所述掺杂型钛酸锂的结构式为Li₄Ti_(5-x)M_xO₁₂，其中M为C和/或Zr，x为0.05～0.2。

5.根据权利要求4所述的改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，还包括制备所述片状钛酸锂的步骤，其包括：

按化学计量比称取第一钛源和第一锂源；

将所述第一钛源和所述第一锂源加入至水热剂中制成第一浆料，并对所述第一浆料进行湿法球磨，得到球磨浆料；

将所述球磨浆料进行水热反应后，去除所述水热剂，得到前驱体；

将所述前驱体进行第一焙烧，得到所述片状钛酸锂。

6.根据权利要求5所述的改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述第一钛源选自钛酸丁酯、二氧化钛、氢氧化钛、异丙醇钛中的一种或多种；

优选地，所述第一锂源选自氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂中的一种或多种；

优选地，所述水热剂选自乙二醇、甲醇、水、柠檬酸中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述第一浆料中所述第一钛源和所述第一锂源的总浓度为10～35wt％；

优选地，所述湿法球磨过程中的球磨时间为3～10h；

优选地，所述水热反应过程中的反应温度为100～200℃，反应压力为1～2MPa，反应时间为4～8h；

优选地，所述第一焙烧过程中的焙烧温度为600～1000℃。

8.根据权利要求4所述的改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括制备所述球状掺杂型钛酸锂的步骤，其包括：

按化学计量比称取第二钛源、第二锂源，并称取碳源和/或锆源，得到混合物；

将所述混合物与水混合，得到第二浆料；

将所述第二浆料进行喷雾干燥，得到球状前驱体；

对所述球状前驱体进行第二焙烧，得到所述球状掺杂型钛酸锂。

9.根据权利要求8所述的改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述第二钛源选自钛酸丁酯、二氧化钛、氢氧化钛、异丙醇钛中的一种或多种；

优选地，所述第二锂源选自氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂中的一种或多种；

优选地，所述碳源选自葡萄糖、沥青、多孔碳、纤维素、蔗糖中的一种或多种；

优选地，所述锆源选自硝酸锆、硫酸锆、氯化锆中的一种或多种。

10.根据权利要求8所述的改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述第二浆料的总浓度为10～30wt％；

优选地，所述第二焙烧过程在惰性气体气氛下进行，且所述第二焙烧过程的焙烧温度为600～900℃。

11.根据权利要求4所述的改性钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述烧结步骤在惰性气体气氛下进行，且所述烧结步骤中烧结温度为400～700℃。

12.权利要求1至3中任一项所述的改性钛酸锂材料作为锂离子电池负极材料的应用。