本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种碳包覆钛锂复合负极材料的制备方法。
背景技术：
近年来，国内新能源汽车行业发展迅速，电池种类丰富多样，市场对电池的需求和要求逐渐增加。其最关心的关键指标主要集中在五大方面：安全稳定性能、循环寿命、耐宽温性、充电速度和能量密度。
近年来，石墨作为锂离子电池负极材料得到了广泛的使用，是目前商业化锂离子电池的主流负极材料，随着研究人员的不断改性，性能比最初应用时有了较大改善，但是其仍然存在理论容量较低（372mahg-1）等缺陷，限制了锂离子电池的进一步的应用。过渡金属氧化物由于其较高的可逆容量得到了广泛研究。
钛酸锂的诸多优点使其在电动汽车、混合动力汽车和储能电池等领域具有广泛的应用前景。但是，li4ti5o12材料的电子电导率低导致其在高倍率下电化学性能较差，而且在电池充放电过程中会产生胀气问题，这些都严重地影响了电池的循环寿命，并限制了钛酸锂的实际应用。
技术实现要素：
本发明提供一种碳包覆钛锂复合负极材料的制备方法，所述方法通过水热法，将al3+和cr3+按照一定的比例掺入钛酸锂的晶格结构中，用此种方法合成的新型负极材料仍是尖晶石结构，扩宽了锂离子的扩散通道，减小了锂离子的扩散阻力从而提高了材料的离子电导率；本发明通过碳的复合，提高了活性物质的导电性，另外，碳层空腔为活性物质嵌/脱锂时体积的膨胀提供了有效空间，防止了负极材料的粉化团聚。
为了实现上述目的，本发明提供一种碳包覆钛锂复合负极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）制备复合钛酸锂材料
所述复合钛酸锂的分子式为li4-xti4alxcro12，其中0.95≤x≤1.05；
将钛酸四丁酯溶于乙二醇溶液中形成钛溶液；
将柠檬酸锂、氯化铝、硝酸铬加入去离子水中，配制成混合溶液；
在搅拌状态下，将混合溶液加入到钛溶液中，充分混合均匀得复合溶液；
将复合溶液转移到反应釜中，于180-195℃条件下加热25-30h，经过抽滤干燥后得到前驱体；
将前驱体在空气气氛下、温度为600-800℃的条件下煅烧8-10h，得到复合钛酸锂；
（2）将洗涤后复合钛酸锂材料分散于80重量份去离子水中，然后加入0.3-0.35重量份吡咯单体，超声45-50min，再在搅拌条件下逐滴加入50重量份浓度为20-25mmol/l的引发剂溶液，最后聚合反应4-12h，离心、洗涤、干燥；
（3）将所述干燥后的产物置于惰性气体氛围中，以5℃-8℃/min的升温速率升温至570℃-630℃，退火1-3h，使聚吡咯碳化；即得到碳包覆钛锂复合负极材料。
优选的，所述钛、锂、铝、铬的元素摩尔质量比为4：(2.95-3.05)：(0.95-1.05)：1。
本发明具有如下优点和显著效果：
（1）所述方法通过水热法，将al3+和cr3+按照一定的比例掺入钛酸锂的晶格结构中，用此种方法合成的新型负极材料仍是尖晶石结构，扩宽了锂离子的扩散通道，减小了锂离子的扩散阻力从而提高了材料的离子电导率；
（2）本发明通过碳的复合，提高了活性物质的导电性，另外，碳层空腔为活性物质嵌/脱锂时体积的膨胀提供了有效空间，防止了负极材料的粉化团聚。
具体实施方式
实施例一
所述复合钛酸锂的分子式为li3.05ti4al0.95cro12。
将钛酸四丁酯溶于乙二醇溶液中形成钛溶液；将柠檬酸锂、氯化铝、硝酸铬加入去离子水中，配制成混合溶液；在搅拌状态下，将混合溶液加入到钛溶液中，充分混合均匀得复合溶液；所述钛、锂、铝、铬的元素摩尔质量比为4：3.05：0.95：1。
将复合溶液转移到反应釜中，于180℃条件下加热25h，经过抽滤干燥后得到前驱体；将前驱体在空气气氛下、温度为600℃的条件下煅烧8h，得到复合钛酸锂。
将洗涤后复合钛酸锂材料分散于80重量份去离子水中，然后加入0.3重量份吡咯单体，超声45min，再在搅拌条件下逐滴加入50重量份浓度为20mmol/l的引发剂溶液，最后聚合反应4h，离心、洗涤、干燥。
将所述干燥后的产物置于惰性气体氛围中，以5℃/min的升温速率升温至570℃，退火1h，使聚吡咯碳化；即得到碳包覆钛锂复合负极材料。
实施例二
所述复合钛酸锂的分子式为li2.95ti4al1.05cro12。
将钛酸四丁酯溶于乙二醇溶液中形成钛溶液；将柠檬酸锂、氯化铝、硝酸铬加入去离子水中，配制成混合溶液；在搅拌状态下，将混合溶液加入到钛溶液中，充分混合均匀得复合溶液；所述钛、锂、铝、铬的元素摩尔质量比为4：2.95：1.05：1。
将复合溶液转移到反应釜中，于195℃条件下加热30h，经过抽滤干燥后得到前驱体；将前驱体在空气气氛下、温度为800℃的条件下煅烧10h，得到复合钛酸锂。
将洗涤后复合钛酸锂材料分散于80重量份去离子水中，然后加入0.35重量份吡咯单体，超声50min，再在搅拌条件下逐滴加入50重量份浓度为25mmol/l的引发剂溶液，最后聚合反应12h，离心、洗涤、干燥。
将所述干燥后的产物置于惰性气体氛围中，以8℃/min的升温速率升温至630℃，退火3h，使聚吡咯碳化；即得到碳包覆钛锂复合负极材料。
将上述实施例一、二所得产物材料作为用于锂电池负极，与正极为磷酸铁锂材料组成的测试电池组进行循环稳定性测试，首次放电容量分别为535.2mah/g和526.2mah/g，循环200次后容量为437.1mah/g和424.5mah/g，具有良好的循环稳定性。