钛酸锂复合材料及其制备方法、负极极片、电池与流程

本技术涉及电池，更具体地说，涉及一种钛酸锂复合材料及其制备方法、负极极片、电池。

背景技术：

1、钛酸锂是一种锂离子电池的负极材料，其具有高的嵌锂电位、不生成锂枝晶、充电和放电状态热稳定性高、循环寿命长、充放电能力强的特点，并且在空气中不会发生类似于嵌锂石墨的自燃现象，具有优异的安全性。但由于钛酸锂存在低电子导电率的缺点，使其在更高倍率的充放电能力上受限。

2、现有技术通过对钛酸锂表面改性的方法提高钛酸锂的导电性，例如碳包覆、离子掺杂、其他化合物包覆、对钛酸锂表面进行氧缺位构建等。

3、但现有技术依然存在工艺复杂且要求高、导电性提高不均匀、材料的压实偏低、倍率性能较差的问题，因此有待进一步改进。

技术实现思路

1、本技术目的是提供一种具有氧缺陷的钛酸锂复合材料。

2、为了实现上述目的，本技术提供一种钛酸锂复合材料，包括多孔钛酸锂复合基体及包覆在多孔钛酸锂复合基体外的碳层，所述多孔钛酸锂复合基体包括具有氧缺陷的钛酸锂和一维纳米材料。

3、可选地，在本技术的一些实施例中，

4、所述具有氧缺陷的钛酸锂的d50粒径为80-160nm；和/或

5、所述一维纳米材料的直径为2-200nm；和/或

6、所述一维纳米材料的长度为1-20μm；和/或

7、所述多孔钛酸锂复合基体的d50粒径为3-16μm；和/或

8、所述碳层、所述具有氧缺陷的钛酸锂与所述一维纳米材料质量比为(1-5)：(85-95)：(1-10)；和/或

9、所述碳层的厚度为3-60nm。

10、可选的，在本技术的一些实施例中，所述一维纳米材料包括金属纳米线、金属氧化物纳米线、碳纳米线中的一种或多种。

11、可选的，在本技术的一些实施例中，所述金属纳米线包括银纳米线、铜纳米线、金纳米线、铂纳米线、镍纳米线；和/或

12、所述金属氧化物纳米线包括氧化锌纳米线、氧化铜纳米线、氧化镍纳米线、氧化铁纳米线、氧化钴纳米线；和/或

13、碳纳米线包括碳纳米管、气相生长碳纤维、碳化硅纳米线中的一种或多种。

14、可选的，在本技术的一些实施例中，所述具有氧缺陷的钛酸锂与所述一维纳米材料混合在一起。

15、本技术提供一种钛酸锂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

16、将钛酸锂、碳前驱体和一维纳米材料混合，得到第一混合料；

17、对所述第一混合料进行第一煅烧，得到具有氧缺陷的钛酸锂复合材料；

18、其中，所述具有氧缺陷的钛酸锂复合材料包括多孔钛酸锂复合基体及包覆在多孔钛酸锂复合基体外的碳层，所述多孔钛酸锂复合基体包括具有氧缺陷的钛酸锂和一维纳米材料。

19、可选地，在本技术的一些实施例中，

20、所述一维纳米材料的直径为2-200nm；和/或

21、所述一维纳米材料的长度为1-20μm；和/或

22、所述多孔钛酸锂复合基体的d50粒径为3-16μm；和/或

23、所述碳前驱体加入量为所述第一混合料质量的5-15％；和/或

24、所述一维纳米材料加入量为所述第一混合料质量的1-10％；和/或

25、所述碳层的厚度为3-60nm。

26、可选的，在本技术的一些实施例中，所述混合的方法包括研磨分散，所述研磨分散的转速为2000-10000r/min，时间为1-8h；和/或

27、对所述第一混合料进行第一煅烧之前包括对所述第一混合料干燥处理，所述干燥处理的方法包括第一喷雾干燥，所述第一喷雾干燥的进口温度为200-800℃，出口温度为80-200℃；和/或

28、所述第一煅烧的煅烧温度为500-1500℃，煅烧时间为2-20h；和/或

29、所述第一煅烧的氛围包括氮气氛围、氩气氛围或空气氛围中的一种。

30、可选的，在本技术的一些实施例中，所述碳前驱体包括柠檬酸、苹果酸、葡萄糖、蔗糖、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸、羧甲基纤维素、山梨酸、乳糖、麦芽糖、乳酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或多种；和/或

31、所述一维纳米材料包括金属纳米线、金属氧化物纳米线、碳纳米线中的一种或多种。

32、可选的，在本技术的一些实施例中，所述金属纳米线包括银纳米线、铜纳米线、金纳米线、铂纳米线、镍纳米线；和/或

33、所述金属氧化物纳米线包括氧化锌纳米线、氧化铜纳米线、氧化镍纳米线、氧化铁纳米线、氧化钴纳米线；和/或

34、碳纳米线包括碳纳米管、气相生长碳纤维、碳化硅纳米线中的一种或多种。

35、可选的，在本技术的一些实施例中，所述钛酸锂通过钛酸锂前驱体的球磨处理得到；所述球磨时的转速为500-2500r/min，时间为4-48h；球磨珠包括锆球，球磨珠的直径为0.2-0.8mm；球磨时的分散剂包括去离子水、乙醇、丙酮中的一种或多种；和/或

36、所述钛酸锂的d50粒径为80-160nm。

37、可选的，在本技术的一些实施例中，所述钛酸锂前驱体的制备方法包括：将钛源、锂源混合，得到第二混合料；对所述第二混合料进行第二煅烧，得到所述钛酸锂前驱体。

38、可选的，在本技术的一些实施例中，所述钛源包括：二氧化钛、四氯化钛、氢氧化钛、偏钛酸、钛酸四丁酯ti(oc4h9)4、硫酸氧化钛、钛酸四乙酯、钛酸异丙酯中的一种或多种；和/或

39、所述锂源包括：氯化锂、草酸锂、硝酸锂、碳酸锂、醋酸锂、一水氢氧化锂、氟化锂中的一种或多种。

40、可选的，在本技术的一些实施例中，所述混合方法包括搅拌分散，所述搅拌分散时的搅拌速度为10-60hz，搅拌时间为1-10h；和/或

41、进行所述第二煅烧前将所述第二混合料进行干燥处理，所述干燥处理的方法包括第二喷雾干燥，所述第二喷雾干燥时的进口温度为200-800℃，出口温度为80-200℃；和/或

42、所述第二煅烧时的煅烧温度为500-1500℃，煅烧时间为2-20h；煅烧氛围为氮气氛围、氩气氛围或空气氛围中的一种。

43、本技术提供一种负极极片，所述负极极片中包括具有氧缺陷的钛酸锂复合材料，所述具有氧缺陷的钛酸锂复合材料为上述的钛酸锂复合材料；或者上述的制备方法制备得到的钛酸锂复合材料。

44、本技术提供一种锂离子电池，包括正极极片与负极极片，所述负极极片中包括具有氧缺陷的钛酸锂复合材料，所述具有氧缺陷的钛酸锂复合材料为上述的钛酸锂复合材料；或者上述制备方法制备得到的钛酸锂复合材料。

45、本技术具有如下有益效果：

46、本技术制备的钛酸锂复合材料具有钛酸锂表面氧缺陷的结构，可提升钛酸锂材料的导电性；一维纳米材具有良好的导电性，可进一步提高整体的导电性，与具有氧缺陷的钛酸锂充分混合后，能使材料导电性更均匀；通过二者混合产生的多孔结构可促进锂离子的扩散，进一步提升钛酸锂的倍率性，使钛酸锂复合材料整体上在电子导电性和离子扩散性均得到改善，共同促进钛酸锂材料的倍率性能。