锂电池负极材料Li4Ti5O12制造方法以及锂电池与流程

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池负极材料Li₄Ti₅O₁₂制造方法以及锂电池。

背景技术：

锂离子电池作为一种新兴的储能设备，具有工作电压高、能量密度大、自放电小、环境污染小等优点，因此成为当今新能源领域研究的热点。国内对锂离子电池需求越来越大，呈现逐年增长的趋势。磷酸铁锂电池具有循环寿命高、成本低等优点被广泛应用于电动汽车等领域。

目前，磷酸铁锂电池负极材料主要以碳材料为主，但是碳的电位非常接近金属Li的电位(0.1V vs.Li/Li+)，容易形成锂枝晶，使得内部锂枝晶刺穿隔膜从而造成内部短路，另外一方面，锂枝晶折断也会造成锂的消耗，从而造成了电池的安全问题和循环寿命的缩短。所以寻找新的负极材料势在必行。Li₄Ti₅O₁₂作为零应变电极材料具有长的循环寿命，但是其低的导电率限制了其高倍率性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对以上存在的技术问题，提供一种导电率高的锂电池负极材料Li₄Ti₅O₁₂制造方法以及锂电池。

为解决上述技术问题，本发明提供一种锂电池负极材料Li₄Ti₅O₁₂制造方法，包括以下步骤：

步骤1：按TiOSO₄:LiCH₃COO:CTAB＝4:5:1的比例配置水溶液；

步骤2：将上述溶液置于反应釜中在180℃温度下反应11至13 小时；

步骤3：反应完成后将上述反应产物用酒精和去离子水洗涤烘干；

步骤4：最后在800℃下退火1.5至2.5小时得到最终产物Li4Ti₅O₁₂。

本发明还提供一种锂电池，其特征在于：包括负极材料，负极材料包括上述制造方法所制成的Li4Ti₅O₁₂。

本发明的有益效果是：本发明制成的Li4Ti5O12，其结构为多孔纳米空心球状，应用于锂电池负极材料，空心的结构能有效提高电极和电解液的接触面积，纳米结构能有效缩短锂离子的传输距离，从而有效提高其电导率，改善倍率性能，钛酸锂在循环过程中不会在表面形成SEI膜，也具有较高的安全性和循环稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的一种锂电池负极材料Li₄Ti₅O₁₂制造方法所制备的Li₄Ti₅O₁₂粉体的SEM图示意图。

图2为使用本发明Li₄Ti₅O₁₂制造方法所制备的Li₄Ti₅O₁₂粉体作为负极材料的锂电池的循环性能测试图。

图3为使用本发明Li₄Ti₅O₁₂制造方法所制备的Li₄Ti₅O₁₂粉体作为负极材料的锂电池的倍率性能图。

具体实施方式

本发明提供铝一种锂电池负极材料Li₄Ti₅O₁₂制造方法，包括以下步骤：

步骤1：按TiOSO₄:LiCH₃COO:CTAB＝4:5:1的比例配置水溶液；在本实施方式中，本步骤配置80ml的水溶液。

步骤2：将上述溶液置于反应釜中在180℃温度下反应11至13小时；在本实施方式中，本步骤中反应时间为12h。

步骤3：反应完成后将上述反应产物用酒精和去离子水洗涤烘干；

步骤4：最后在800℃下退火1.5至2.5小时得到最终产物Li4Ti₅O₁₂。在本实施方式中，本步骤退火时间为2小时。

以上Li4Ti5O12制造方法，其中为CTAB为十六烷基三甲基溴化铵(hexadecyltrimethylammonium bromide)。

如图1所示，通过以上方法制成的Li4Ti5O12，其结构为多孔纳米空心球状，应用于锂电池负极材料，空心的结构能有效提高电极和电解液的接触面积，纳米结构能有效缩短锂离子的传输距离，从而有效提高其电导率，改善倍率性能，钛酸锂在循环过程中不会在表面形成SEI膜，也具有较高的安全性和循环稳定性。

本发明还提供一种锂电池，包括负极材料，负极材料包括上述Li4Ti5O12制造方法所制成的Li4Ti5O12。图2为使用本发明Li4Ti5O12制造方法所制备的Li4Ti5O12粉体作为负极材料的锂电池的循环性能测试图。图3为使用本发明Li4Ti5O12制造方法所制备的Li4Ti5O12粉体作为负极材料的锂电池的倍率性能图。

从图2可以看出，本发明锂电池5000次循环之后电池容量保持率达到90％。从图3可以看出本发明锂电池具有良好的倍率性能。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。