一种钛酸锂系复合负极材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种钛酸锂系复合负极材料及其制备方法，所提供的钛酸锂系复合负极材料包括钛酸锂、掺杂元素和石墨烯/碳纳米管复合材料。将钛源、锂源、掺杂元素的可溶性化合物和石墨烯/碳纳米管复合材料通过溶胶-凝胶原位合成法获得前驱体，然后将该前驱体经400~1100℃煅烧获得钛酸锂系复合负极材料。本发明通过石墨烯/碳纳米管复合材料有效改善了钛酸锂负极材料电子导电性和倍率性能，掺杂元素的引入有效提高了钛酸锂负极材料的电化学性能和循环稳定性。本发明制备的钛酸锂系复合负极材料在锂离子电池领域具有广阔的应用前景。

主权项

一种钛酸锂系复合负极材料，其特征在于，所述钛酸锂系复合负极材料由钛酸锂、掺杂元素和石墨烯/碳纳米管复合材料组成；其中，所述石墨烯占石墨烯/碳纳米管复合材料总质量的0.01～50.0％；所述钛酸锂为所述钛酸锂系复合负极材料质量的80.0～89.0％；所述掺杂元素为所述钛酸锂系复合负极材料质量的1.0～5.0％；所述石墨烯/碳纳米管复合材料为所述钛酸锂系复合负极材料质量的1～16.0％；所述钛酸锂系复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将锂源、钛源和螯合剂分散在溶剂中得到分散液A，将分散液A逐滴加入至掺杂元素源的水溶液中，并搅拌至少0.2小时，得到混合分散液；其中，所述溶剂为水、乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙三醇、丙酮、甲乙酮、CCl₄或甲苯中的1种或至少2种的组合；所述螯合剂为冰醋酸、酒石酸、草酸、柠檬酸或丙烯酸中的1种或至少2种的组合；所述锂和钛的摩尔比为3:5～10:5；所述钛和螯合剂的摩尔比为1:0.05～1:1；(2)将步骤(1)得到的混合分散液与石墨烯/碳纳米管复合材料的乙醇溶液混合，得到凝胶前驱体；(3)将步骤(2)得到的凝胶前驱体干燥，然后在400～1100℃煅烧至少1小时，其中，所述煅烧在惰性气氛下进行；所述惰性气氛为氮气和/或氩气，得到钛酸锂系复合负极材料。