微納結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種微納結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰材料，該鈦酸鋰材料為由納米晶原位生長(zhǎng)的鈦酸鋰顆粒組成，該鈦酸鋰顆具有尖晶石晶型結(jié)構(gòu)，該鈦酸鋰顆粒的直徑為400～1000nm，鈦酸鋰顆粒中的納米晶尺寸為30~70nm。本發(fā)明提供一種微納結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰材料的制備方法，以及包含該微納結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰材料構(gòu)成的鋰離子電池的負(fù)極材料和負(fù)極極片。
【專(zhuān)利說(shuō)明】微納結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于鋰離子電池負(fù)極材料的鈦酸鋰材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]各種電子設(shè)備以及電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)快速發(fā)展，對(duì)為其提供能量的鋰離子電池提出了更加苛刻的要求，特別是其功率性能。目前廣泛使用的碳負(fù)極材料由于電位過(guò)低，易于電解液發(fā)生反應(yīng)，使得電池體系安全性較差；此外，碳負(fù)極材料功率性能較差，不能解決其快速充放電問(wèn)題，因此無(wú)法滿足電動(dòng)車(chē)的使用要求。
[0003]鋰離子動(dòng)力電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的主要障礙是電池的安全性、能量密度、功率密度以及高功率充放電循環(huán)性能，而制約上述性能的關(guān)鍵因素是電池所使用的電極材料。目前所研究的鋰離子動(dòng)力電池通常以碳材料為負(fù)極材料，但是在在電池非正常狀態(tài)使用時(shí)嵌鋰碳負(fù)極材料會(huì)與電解液發(fā)生劇烈反應(yīng)，放出大量的熱和可燃性氣體，導(dǎo)致電池失效，甚至爆炸。碳負(fù)極材料由于電位過(guò)低，易與電解液發(fā)生反應(yīng)，使得電池體系安全性較差，嚴(yán)重制約了碳材料為負(fù)極的大容量高功率型鋰離子動(dòng)力電池在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用。
[0004]解決鋰離子動(dòng)力電池安全性問(wèn)題的關(guān)鍵是用更加安全、與電解液反應(yīng)活性更小的負(fù)極材料替代碳負(fù)極材料。鈦酸鋰(Li4Ti5O12)作為一種新型負(fù)極材料具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如安全性能好、使用壽命長(zhǎng)、充放電效率高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等，有潛力在鋰離子動(dòng)力電池領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是最有希望的下一代鋰離子電池負(fù)極材料。
[0005]目前工業(yè)化制備Li4Ti5O12主要采用的方法是高溫固相法，合成方法為將T12和鋰源(主要為L(zhǎng)i2C03、Li0H和LiNO3)充分混合后，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)得到產(chǎn)物。固相合成法雖然工藝簡(jiǎn)單、成本低，但是最終產(chǎn)物顆粒分布不均，充放電時(shí)倍率性能差。
[0006]目前提高鈦酸鋰的高倍率充放電性能的主要途徑有下面三種:
通過(guò)溶膠-凝膠法制備制備納米粒徑Li4Ti5O12,得到納米級(jí)、顆粒分散均勻的Li4Ti5O12顆粒，可以有效提高材料的導(dǎo)電性能與高倍率充放電性能。但是溶膠-凝膠法制備制備納米粒徑Li4Ti5O12工藝復(fù)雜，成本較高，振實(shí)密度低，不利于產(chǎn)業(yè)化；
使用模板法制備多孔或者中空結(jié)構(gòu)的Li4Ti5O12，從而提高材料的導(dǎo)電性能與高倍率充放電性能；
金屬元素?fù)诫s和碳包覆法，通過(guò)金屬元素?fù)诫s和碳包覆提高Li4Ti5O12電極材料的功率性能是目前最常用的方法之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明提供一種制造成本低、循環(huán)和倍率性能優(yōu)異、具有高振實(shí)密度的納米晶原位生長(zhǎng)的微納結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰電極材料及其制備方法。
[0008]一種微納結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰材料，該鈦酸鋰材料為由納米晶原位生長(zhǎng)的鈦酸鋰顆粒組成，該鈦酸鋰顆具有尖晶石晶型結(jié)構(gòu)，該鈦酸鋰顆粒的直徑為400?lOOOnm，鈦酸鋰顆粒中的納米晶尺寸為3(T70nm。
[0009]一種鈦酸鋰材料的制備方法，包括以下步驟:
51:按照體積比為1:10?100的比例，將鈦的酯類(lèi)溶于醇類(lèi)溶劑中，再向上述溶液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，得到一前驅(qū)體溶液A，其中，該結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和鈦的酯類(lèi)的質(zhì)量比為1:1.25?30 ；
52:按照體積比為1:16?120的比例，將質(zhì)量濃度為25?28%氨水與前驅(qū)體溶液A混合后，再加入鋰的化合物，其中鋰的化合物和鈦的酯類(lèi)中鋰和鈦元素的化學(xué)計(jì)量比為4?4.8:5，得到一白色乳狀的液體B ;
53:在60°C?100°C下加熱所述液體B，烘干所述加熱后的液體B，得到一粉體C ;
54:將粉體C在保護(hù)氣氛下于500°C?800°C下燒結(jié)，冷卻后得到鈦酸鋰粉體。
[0010]本發(fā)明的鈦酸鋰材料的制備方法采用的是溶液法，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:
其一，對(duì)使用本發(fā)明的鈦酸鋰材料的制備方法制得的目標(biāo)產(chǎn)物分別使用掃描電鏡和X射線衍射儀進(jìn)行表征，由其結(jié)果可知，制得的目標(biāo)產(chǎn)物為分散的直徑為400?100nm的球狀物；該球狀物為尖晶石晶型的鈦酸鋰。
[0011]其二，通過(guò)將使用本發(fā)明的鈦酸鋰材料的制備方法制得的目標(biāo)產(chǎn)物應(yīng)用于電池負(fù)極材料進(jìn)行循環(huán)和倍率性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示具有非常優(yōu)異的循環(huán)和倍率性能，由于本發(fā)明中制備的鈦酸鋰微納球形結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰由納米晶原位生長(zhǎng)而成，在具有非常優(yōu)異的循環(huán)和倍率性能的同時(shí)，還具有非常高的振實(shí)密度，可以達(dá)到1.0?1.3 g /cm3，在鋰離子電池的負(fù)極材料方面具有極佳的應(yīng)用前景。
[0012]其三，本發(fā)明的鈦酸鋰材料的制備方法采用廉價(jià)原料的選取可以大大地降低制備的成本，合成的條件溫和、無(wú)毒、無(wú)污染，屬于綠色環(huán)保的合成方法，極利于工業(yè)化的生產(chǎn)和制得的目標(biāo)產(chǎn)物的商業(yè)化應(yīng)用。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式中用于鋰離子電池的納米晶原位生長(zhǎng)的微納結(jié)構(gòu)鈦酸鋰電極材料的制備方法。
[0014]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例1中制備的鈦酸鋰粉體的掃描電鏡圖。
[0015]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例1中制備的鈦酸鋰粉體的透射電鏡圖。
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的鈦酸鋰粉體的X射線衍射圖譜。
[0017]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的鈦酸鋰粉體用作鋰離子電池負(fù)極材料的循環(huán)性能測(cè)試結(jié)果曲線圖。
[0018]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的鈦酸鋰粉體用作鋰離子電池負(fù)極材料的倍率性能測(cè)試結(jié)果曲線圖。
[0019]圖7為本發(fā)明實(shí)施例1-6制備的鈦酸鋰粉體的比表面積，振實(shí)密度和納米晶尺寸測(cè)試結(jié)果，以及實(shí)施例1-6制備的鈦酸鋰粉體用作鋰離子電池負(fù)極材料的循環(huán)性能和倍率性能測(cè)試結(jié)果。
[0020]如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

【具體實(shí)施方式】
[0021]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明一實(shí)施方式的用于鋰離子電池的納米晶原位生長(zhǎng)的微納結(jié)構(gòu)鈦酸鋰(Li4Ti5O12)電極材料的制備方法包括以下步驟:
S1:按照體積比為1:10?100的比例，將鈦的酯類(lèi)溶于醇類(lèi)溶劑中，再向上述溶液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，得到一前驅(qū)體溶液A，其中，該結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和鈦的酯類(lèi)的質(zhì)量比為1:1.25?30。
[0022]S2:按照體積比為1:16?120的比例，將質(zhì)量濃度為25%?28%氨水與前驅(qū)體溶液A混合后，再加入鋰的化合物，得到一白色乳狀的液體B。其中，所述鋰的化合物和鈦的酯類(lèi)中鋰和鈦元素的化學(xué)計(jì)量比的為4?4.8:5。
[0023]S3:在60°C?100°C下加熱所述液體B直至所述液體B中溶劑全部揮發(fā)，得到一烘干的粉體C。
[0024]S4:將粉體C在保護(hù)氣氛下于500°C?800°C下燒結(jié)，冷卻后得到最終產(chǎn)物鈦酸鋰粉體。
[0025]具體的，在步驟SI中，按照體積比為1:10?100的比例，將鈦的酯類(lèi)溶于乙醇中，攪拌至少0.5小時(shí)，得到混合均勻的透明溶液，再向上述透明溶液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，并攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，得到混合均勻的所述前驅(qū)體溶液A。其中，將鈦的酯類(lèi)溶于醇類(lèi)溶劑后攪拌的時(shí)間可以為為0.5?I小時(shí)，向上述溶液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑后的攪拌時(shí)間可以為I?3小時(shí)。
[0026]所述的鈦的酯類(lèi)可以選自鈦酸四丁酯、鈦酸四乙酯、鈦酸四異丙酯和鈦酸甲酯四者中的至少一種。
[0027]所述的醇類(lèi)溶劑可以為無(wú)水乙醇、甲醇、乙二醇、異丙醇及正丙醇中的任意一種或幾種組成的混合溶液。
[0028]所述的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑為選自十六烷胺、十二烷胺及十六烷基三甲基溴化銨中的任意一種或者幾種的組合。
[0029]具體的，在步驟S2中，按照體積比為1:16?120的比例，將質(zhì)量濃度為25%?28%氨水與前驅(qū)體溶液A混合后，攪拌至少0.5小時(shí)，再加入所述鋰的化合物。其中，將前驅(qū)體溶液A與氨水相混合后攪拌的時(shí)間可以為0.5?I小時(shí)。
[0030]所述鋰化合物為醋酸鋰、氫氧化鋰、碳酸鋰、氧化鋰、草酸鋰及氯化鋰中的一種或者幾種組成的混合物。
[0031]具體的，在步驟S3中，在60?100°C下加熱所述液體B，加熱時(shí)間至少12小時(shí)，直至所述加熱后的液體B中溶劑全部揮發(fā)，得到干燥的白色的粉體C。在一實(shí)施方式中，在60?100°C下加熱液體B的加熱時(shí)間為12?24小時(shí)。
[0032]具體的，在步驟S4中，將粉體C在氬氣保護(hù)氣氛下于500?800°C下燒結(jié)4?16小時(shí)，隨爐冷卻至室溫得到最終產(chǎn)物鈦酸鋰粉體。
[0033]由上述制備方法制備的鈦酸鋰粉體材料由微納結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰顆粒組成。該鈦酸鋰粉體顆粒是一種由納米級(jí)的鈦酸鋰納米晶原位生長(zhǎng)而成的緊密實(shí)心的微米級(jí)的鈦酸鋰顆粒。該欽酸裡顆粒具有尖晶石晶型結(jié)構(gòu)，其直徑為400?100nm,欽酸裡顆粒中的納米晶尺寸為30?70nm。所述鈦酸鋰材料的比表面積為4?10 m2/g,孔體積為0.01 cm3/g ^0.04 cm3/g，振實(shí)密度為1.0?1.3 g /cm3。
[0034]該鈦酸鋰粉體用作鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，在5C/5C充放電條件下，在循環(huán)200周之后，該電池負(fù)極材料比容量保持率均保持在98%以上，1C充放電比容量為140 mAh/g?149 mAh/g。
[0035]下面將結(jié)合具體實(shí)施例和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)本發(fā)明提供的用于鋰離子電池的納米晶原位生長(zhǎng)的微納結(jié)構(gòu)鈦酸鋰電極材料的制備方法作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0036]實(shí)施例1
將15ml鈦酸四丁酯溶于300ml乙醇中，磁力攪拌I小時(shí)，使其完全溶解，獲得透明溶液。
[0037]將2.5g十六烷胺加入上述溶液中，磁力攪拌I小時(shí)，使其完全溶解，得到前驅(qū)體溶液。
[0038]將2ml氨水和3.Sg醋酸鋰依次加入到前驅(qū)體溶液中，攪拌0.5小時(shí)獲得白色乳狀液體。
[0039]將上述白色乳狀液體在70°C下加熱24小時(shí)，烘干制得白色粉體。將白色粉體在氬氣氣氛下于650°C下燒結(jié)5小時(shí)，隨爐冷卻至室溫得到最終產(chǎn)物，為灰色的鈦酸鋰粉體。
[0040]實(shí)施例2
將20ml鈦酸四丁酯溶于200ml異丙醇中，磁力攪拌1.5小時(shí)，使其完全溶解，獲得透明溶液。
[0041]將3g十二烷胺加入上述溶液中，磁力攪拌1.5小時(shí)，使其完全溶解，得到前驅(qū)體溶液。
[0042]將4ml氨水和5.1g醋酸鋰分別加入到前驅(qū)體溶液中，攪拌0.5小時(shí)獲得白色乳狀液體。
[0043]將上述白色乳狀液體在70°C下加熱24小時(shí)，烘干制得白色粉體。將白色粉體在氬氣氣氛下于700°C下燒結(jié)8小時(shí)，隨爐冷卻至室溫得到最終產(chǎn)物，為灰色的鈦酸鋰粉體。
[0044]實(shí)施例3
將20ml鈦酸四丁酯溶于200ml無(wú)水乙醇中，磁力攪拌I小時(shí)，使其完全溶解，獲得透明溶液。
[0045]將3.5g十六烷胺加入上述溶液中，磁力攪拌I小時(shí)，使其完全溶解，得到前驅(qū)體溶液。
[0046]將6ml氨水和5.1g醋酸鋰分別加入到前驅(qū)體溶液中，攪拌0.5小時(shí)獲得白色乳狀液。
[0047]將上述白色乳狀液體在70 °C下加熱24小時(shí)，烘干制得白色粉體。將白色粉體在氬氣氣氛下于750°C下燒結(jié)10小時(shí)，隨爐冷卻至室溫得到最終產(chǎn)物，為灰色的鈦酸鋰粉體。
[0048]實(shí)施例4
將20ml鈦酸四異丙酯溶于200ml無(wú)水乙醇中，磁力攪拌I小時(shí)，使其完全溶解，獲得透明溶液。
[0049]將2.5g十六烷胺加入上述溶液中，磁力攪拌I小時(shí)，使其完全溶解，得到前驅(qū)體溶液。
[0050]將3ml氨水和2.5g氫氧化鋰分別加入到前驅(qū)體溶液中，攪拌I小時(shí)獲得白色乳狀液體。
[0051]將上述白色乳狀液體在70°C下加熱24小時(shí)，烘干制得白色粉體。將白色粉體在氬氣氣氛下于600°C下燒結(jié)6小時(shí)，隨爐冷卻至室溫得到最終產(chǎn)物，為灰色的鈦酸鋰粉體。
[0052]實(shí)施例5
將20ml鈦酸四異丙酯溶于200ml無(wú)水乙醇中，磁力攪拌f 2小時(shí)，使其完全溶解，獲得透明溶液。
[0053]將2.5g十二烷胺加入上述溶液中，磁力攪拌廣2小時(shí)，使其完全溶解，得到前驅(qū)體溶液。
[0054]將5ml氨水和6.1g醋酸鋰分別加入到前驅(qū)體溶液中，攪拌半小時(shí)獲得白色乳狀液體。
[0055]將上述白色乳狀液體在80°C下加熱24小時(shí)，烘干制得白色粉體。將白色粉體在氬氣氣氛下于700°C下燒結(jié)8小時(shí)，隨爐冷卻至室溫得到最終產(chǎn)物，為灰色的鈦酸鋰粉體。
[0056]實(shí)施例6
將20ml鈦酸四異丙酯溶于200ml無(wú)水乙醇中，磁力攪拌f 2小時(shí)，使其完全溶解，獲得透明溶液。
[0057]將2.5g十六烷基溴化銨加入上述溶液中，磁力攪拌f 2小時(shí)，使其完全溶解，得到前驅(qū)體溶液。
[0058]將7ml氨水和6.1g醋酸鋰分別加入到前驅(qū)體溶液中，攪拌0.5小時(shí)獲得白色乳狀液。
[0059]將上述白色乳狀液體在80°C下加熱24小時(shí)，烘干制得白色粉體。將白色粉體在氬氣氣氛下于800°C下燒結(jié)5小時(shí)，隨爐冷卻至室溫得到最終產(chǎn)物，為灰色的鈦酸鋰粉體。
[0060]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的鈦酸鋰粉體的掃描電鏡(SBO圖，圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的鈦酸鋰粉體的透射電鏡(--Μ)圖。從圖2、圖3可以看出制得的鈦酸鋰顆粒為直徑為400?100nm的密實(shí)的球狀顆粒。該球狀的鈦酸鋰顆粒為尖晶石晶型結(jié)構(gòu)。
[0061]在圖3中，從a照片中可以看出合成的鈦酸鋰材料為一緊密實(shí)心的球形，而非松散的多孔或空心結(jié)構(gòu)；b照片為組成鈦酸鋰材料的納米晶高分辨透射電鏡圖，測(cè)得的晶面間距為0.48nm，對(duì)應(yīng)于鈦酸鋰納米晶的(111)晶面，即可以證明b照片中納米晶之間是原位生長(zhǎng)在一起。其中，組成該鈦酸鋰粉體顆粒結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰納米晶尺寸約為40nm。
[0062]因此，依照實(shí)施例1中的制備方法制備的鈦酸鋰材料由微納結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰顆粒組成，該鈦酸鋰粉體顆粒是一種由納米級(jí)的鈦酸鋰納米晶原位生長(zhǎng)而成的緊密實(shí)心的微米級(jí)的鈦酸鋰顆粒。
[0063]請(qǐng)參考圖4，為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的鈦酸鋰粉體的X射線衍射(XRD)圖譜，通過(guò)該X射線衍射表征的結(jié)果，可以看出通過(guò)實(shí)施例X中的制備方法制得的最終產(chǎn)物為晶相單一并具有非常高結(jié)晶性的尖晶石晶型鈦酸鋰(Li4Ti5O12),不含有其他任何雜相。
[0064]請(qǐng)參考圖5，為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的鈦酸鋰粉體用作鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，在5C/5C充放電條件下的循環(huán)性能測(cè)試結(jié)果。結(jié)果顯示初始比容量為158 mAh/g，在循環(huán)200周之后，該電池負(fù)極材料比容量保持率為99.4%，表現(xiàn)出非常優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
[0065]請(qǐng)參考圖6，為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的鈦酸鋰粉體用作鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)的倍率性能測(cè)試結(jié)果。結(jié)果顯示在0.5C充放電時(shí)比容量為172 mAh/g，IC充放電時(shí)比容量為170 mAh/g，2C充放電時(shí)比容量為163 mAh/g, 5C充放電時(shí)比容量為158 mAh/g，1C充放電時(shí)比容量為148 mAh/g，20C充放電時(shí)比容量為130 mAh/g，30C充放電時(shí)比容量為119mAh/g,表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。
[0066]本發(fā)明實(shí)施例1中制備的鈦酸鋰粉體的比表面積和孔體積分別為8.6 m2/g和0.04cm3/g，振實(shí)密度為1.2 g/cm3，具有較小的比表面積和較高的振實(shí)密度，有利于提高鈦酸鋰電池的能量密度。
[0067]請(qǐng)參考圖7，為本發(fā)明實(shí)施例1-6制備的鈦酸鋰粉體的比表面積，振實(shí)密度和納米晶尺寸測(cè)試結(jié)果，以及實(shí)施例1-6制備的鈦酸鋰粉體用作鋰離子電池負(fù)極材料的循環(huán)性能和倍率性能測(cè)試結(jié)果。由上述實(shí)施例1-6中的制備方法制備的鈦酸鋰粉體材料由微納結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰顆粒組成。該鈦酸鋰粉體顆粒是一種由納米級(jí)的鈦酸鋰納米晶原位生長(zhǎng)而成的緊密實(shí)心的微米級(jí)的鈦酸鋰顆粒。該鈦酸鋰顆粒具有尖晶石晶型結(jié)構(gòu)，其直徑為400?lOOOnm，鈦酸鋰顆粒中的納米晶尺寸為3(T70nm。所述鈦酸鋰材料的比表面積為Γ?Ο m2/g，孔體積為0.01 cm3/g?0.04 cm3/g，振實(shí)密度為1.0?1.3 g /cm3。
[0068]該鈦酸鋰粉體用作鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，在5C/5C充放電條件下，在循環(huán)200周之后，該電池負(fù)極材料比容量保持率均保持在98%以上，1C充放電比容量為140 mAh/g?149 mAh/g。
[0069]本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施方式僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍之內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例所作的適當(dāng)改變和變化都落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微納結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰材料，其特征在于，該鈦酸鋰材料為由納米晶原位生長(zhǎng)的鈦酸鋰顆粒組成，該鈦酸鋰顆具有尖晶石晶型結(jié)構(gòu)，該鈦酸鋰顆粒的直徑為400?lOOOnm，鈦酸鋰顆粒中的納米晶尺寸為3(T70nm。
2.如權(quán)利要求1所述的鈦酸鋰材料，其特征在于，所述鈦酸鋰材料的比表面積為Γ10m2/g,振實(shí)密度為1.0?1.3 g /cm3。
3.—種如權(quán)利要求1所述的微納結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰材料的制備方法，包括以下步驟: 51:按照體積比為1:10?100的比例，將鈦的酯類(lèi)溶于醇類(lèi)溶劑中，再向上述溶液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，得到一前驅(qū)體溶液A，其中，該結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和鈦的酯類(lèi)的質(zhì)量比為1:1.25?30 ； 52:按照體積比為1:16?120的比例，將質(zhì)量濃度為25?28%氨水與前驅(qū)體溶液A混合后，再加入鋰的化合物，其中鋰的化合物和鈦的酯類(lèi)中鋰和鈦元素的化學(xué)計(jì)量比為4?4.8:5，得到一白色乳狀的液體B ; 53:在60V?100°C下加熱所述液體B，烘干所述加熱后的液體B，得到一粉體C ; 54:將粉體C在保護(hù)氣氛下于500°C?800°C下燒結(jié)，冷卻后得到鈦酸鋰粉體。
4.如權(quán)利要求3所述的鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述鈦的酯類(lèi)選自鈦酸四丁酯、鈦酸四乙酯、鈦酸四異丙酯和鈦酸甲酯四者中的至少一種。
5.如權(quán)利要求3所述的鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述醇類(lèi)溶劑可以為選自無(wú)水乙醇、甲醇、乙二醇、異丙醇和正丙醇中的一種或者任意幾種的組合。
6.如權(quán)利要求3所述的鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述步驟SI中還包括:將鈦的酯類(lèi)溶于醇類(lèi)溶劑后攪拌0.5?I小時(shí)，在向鈦的酯類(lèi)和醇類(lèi)溶劑的混合溶液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑后攪拌I?3小時(shí)。
7.如權(quán)利要求3所述的鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述鋰化合物選自醋酸鋰、氫氧化鋰、碳酸鋰、氧化鋰、草酸鋰和氯化鋰中的一種或者任意幾種的組合。
8.如權(quán)利要求3所述的鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑為選自十六烷胺、十二烷胺及十六烷基三甲基溴化銨中的一種或者任意幾種的組合。
9.如權(quán)利要求3所述的鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中，在60V?100°C下加熱所述液體B的加熱時(shí)間為12?24小時(shí)。
10.如權(quán)利要求3所述的鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述步驟S4中，將粉體C在保護(hù)氣氛下于500°C?800°C下燒結(jié)的時(shí)間為4?16小時(shí)。
11.一種鋰離子電池的負(fù)極材料，其特征在于，包含權(quán)利要求3-10中任意一項(xiàng)所述的鈦酸鋰材料的制備方法所制備的鈦酸鋰材料。
12.—種鋰離子電池的負(fù)極極片，其特征在于，該鋰離子電池的負(fù)極極片包括如權(quán)利要求3-10所述的鈦酸鋰材料的制備方法所制備的鈦酸鋰材料。
【文檔編號(hào)】H01M4/58GK104282906SQ201410481843
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】王拴, 王超, 韓翠平, 賀艷兵, 李寶華, 康飛宇 申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院