本发明专利技术涉及绿色能源材料技术领域,具体为一种用于以水溶液为电解液的锂离子电池的磷酸钛锂负极材料的制备方法。本发明专利技术通过在浆料中加入玻璃态转化温度较高的一次碳源,可以彻底解决在喷雾干燥过程中由于有机碳源加入而导致的粘壁现象。将碳源分成两批次加入物料中,形成初前躯体后再加入第二批次的二次碳源并使二次碳源与初前驱体高速混合,复合碳源的配合使用可以在磷酸钛锂表面起得非常好地碳包覆效果。经过二次碳源的包覆可增加LiTi2(PO4)3颗粒之间的导电性,使LiTi2(PO4)3的电导率得到了明显的提高,碳包覆的LiTi2(PO4)3在水系电解液中具有良好的循环稳定性。本发明专利技术具有生产过程连续、产品性质均匀、质量稳定的特点,并且工艺简单易行,适宜工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及绿色能源材料
,尤其涉及一种用于以水溶液为电解液的锂离子电池的磷酸钛锂负极材料的制备方法。
技术介绍
目前锂离子电池的负极材料大多采用各种嵌锂碳材料。但是碳电极的电位与金属锂的电位很接近,当电池过充电时,碳电极表面易析出金属锂,会形成枝晶而引起短路;温度过高时易引起热失控等。同时,锂离子在反复地插入和脱嵌过程中,会使碳材料结构受到破坏,从而导致容量的衰减。因此,寻找能在比碳负极电位稍正的电位下嵌入锂,廉价易得、安全可靠和高比容量的新的负极材料是非常有必要的。对于负极材料而言,具有NASICON结构的LiTi2(PO4)3锂离子电池负极材料具有高的离子电导率,理论放电比容量为138.3mAh/g,嵌锂电位在2.5V左右,并且充放电过程具有平坦的电化学反应平台,能提供稳定的工作电压。对标准氢电极为-0.5V,刚好在中性环境下水的电化学稳定窗口范围内(1.5V—-0.5V),完全符合水系锂离子电池的负极活性物质要求。有研究表明,将LiTi2(PO4)3与LiMn2O4制备水系锂离子电池,电池的输出电压为1.5V,高于镍氢,镍镉电池(1.2V),放电比能量密度达到60Wh/kg,基本超过了铅酸电池。但是LiTi2(PO4)3作为负极材料时由于其电导率低下,导致材料充放电过程中的极化较大,材料的电化学性能差。合成LiTi2(PO4)3时需要进行多次热处理和研磨,工艺复杂,成本颇高。因此需要探索出一套工艺简单,成本较低,同时能保证得到高纯度LiTi2(PO4)3的制备方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有的LiTi2(PO4)3负极材料导电率底下,电化学性能差及生产成本高的问题,提供一种导电性好,电化学性能优良且适合工业化生产的磷酸钛锂负极材料的制备方法。为实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案。