备钛酸锂/碳复合物前驱体粉末。
[0151]具体地，
[0152]本实施例中的制备钛酸锂/碳复合材料的方法如下:
[0153]I)将0.1Og的生物质衍生碳质中间相溶于50mL乙醇中，得到浓度为2g/L的中间相溶液A ；
[0154]2)在搅拌条件下，按L1:Ti的摩尔比为0.95，称取28.42g钛酸四异丙酯和Ilg磷酸锂以及0.03g十二烷基硫酸钠加入到中间相溶液A中，超声搅拌至完全溶解；将所得溶液倒入10mL以聚四氟乙烯为内胆的不锈钢反应釜中，密封后置于鼓风干燥箱中，于300°C条件下反应12h ;自然冷却至室温，将反应物倒出，喷雾干燥，得到钛酸锂/碳复合物前驱体；
[0155]3)将复合物前驱体在含有8%氢气的氮气中650°C下热处理8h，冷却得到终产物钛酸锂/碳复合材料。
[0156]本实施例中的生物质衍生碳质中间相为公开号为CN 1421477A中的实施例三中获得的生物质衍生碳质中间相。
[0157]实施例15
[0158]本实施例中采用本发明公开的如步骤2)中c)的方法制备钛酸锂/碳复合物前驱体粉末。
[0159]具体地，
[0160]本实施例中的制备钛酸锂/碳复合材料的方法如下:
[0161]I)将Ig的生物质衍生碳质中间相溶于10mL乙醇中，得到浓度为10g/L的中间相溶液A ；
[0162]2)在搅拌条件下，按L1: Ti的摩尔比为0.8，称取30g钛酸四丁酯钛和7.19g醋酸锂以及0.0lg十二烷基硫酸钠加入到中间相溶液A中，超声搅拌至完全溶解；将溶液转移到微波炉中，于200W功率下处理30min ;自然冷却至室温，将反应物倒出，喷雾干燥，得到钛酸锂/碳复合物前驱体；
[0163]3)将复合物前驱体在含有2%氢气的氮气中850°C下热处理3h，冷却得到终产物钛酸锂/碳复合材料。
[0164]本实施例中的生物质衍生碳质中间相为公开号为CN 1421477A中的实施例二中获得的生物质衍生碳质中间相。
[0165]实施例16
[0166]本实施例中采用本发明公开的如步骤2)中c)的方法制备钛酸锂/碳复合物前驱体粉末。
[0167]具体地，
[0168]本实施例中的制备钛酸锂/碳复合材料的方法如下:
[0169]I)将0.1Og的生物质衍生碳质中间相溶于10mL乙醇中，得到浓度为lg/L的中间相溶液A ；
[0170]2)按L1:Ti的摩尔比为1.0，称取22.81g钛酸乙酯和6.89g硝酸锂加入乙醇中配置成溶液，将溶液转移到微波炉中，于800W功率下处理5min ;自然冷却至室温，将反应物倒出，喷雾干燥，得到钛酸锂前驱体；将钛酸锂前驱体和0.0lg十二烷基苯磺酸钠加入到生物质衍生碳质中间相溶液，旋转蒸发干燥、球磨得到钛酸锂/碳复合物前驱体；
[0171]3)将复合物前驱体在含有8%氢气的氮气中650°C下热处理6h，冷却得到终产物钛酸锂/碳复合材料。
[0172]本实施例中的生物质衍生碳质中间相为公开号为CN 1421477A中的实施例一中获得的生物质衍生碳质中间相。
[0173]将4?16所制备的钛酸锂/碳复合材料装配纽扣电池，具体工艺如下:
[0174]按照质量比为85:10:5称取活性物质、乙炔黑和聚偏氟乙烯(PVDF)，将PVDF溶解在适量的N-甲基吡咯烷酮溶液(NMP)形成均匀的溶液，再将活性物质和乙炔黑加入到PVDF的NMP溶液中充分搅拌为均匀糊状，涂覆到铜箔上形成负极片。极片在80°C的真空干燥箱中烘干，在压片机上进行压片，再将极片放入120°C的真空干燥箱中干燥12h。干燥后的极片转移到手套箱中，以金属锂片作为对电极，在充满干燥氩气的手套箱中组装成钮扣电池。隔膜为Celgard 2400多孔聚丙烯膜，电解液为lmol/L的LiPF6溶液，其中电解液溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂(EC和DEC的质量比为1:1)。采用Land电池测试仪(武汉金诺电子有限公司)进行电池充放电测试，测试时电压下限为IV，上线为3V。
[0175]通过测试可以发现本发明实施例中所制备的钛酸锂/碳复合材料的充放电曲线，可以看到材料的充放电电压平台明显，随着倍率提高，充放电容量衰减缓慢。
[0176]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种制备钛酸锂/碳复合材料的方法，包括以下步骤: 1)生物质衍生碳质中间相溶液A的配制:将生物质衍生碳质中间相溶于溶剂中，获得浓度为0.0l?10g/L的中间相溶液A ; 2)钛酸锂/碳复合物前驱体的制备，具体采取以下四种方式中的一种: a)在搅拌或超声的条件下，将钛酸锂和表面活性剂加入中间相溶液A中，经干燥、球磨得到钛酸锂/碳复合物前驱体； b)在搅拌或超声条件下，将作为锂源的化合物、钛源的化合物和表面活性剂加入中间相溶液A中，经过干燥、球磨，获得钛酸锂/碳复合物前驱体； c)在搅拌或超声条件下，将作为锂源的化合物、钛源的化合物和表面活性剂加入中间相溶液A中，使其完全溶解后，用乙酸调节pH值至pH为3?7，得到溶液B1;将溶液B i采用液相法处理后，再经过干燥、球磨，得到钛酸锂/碳复合物前驱体； d)将作为锂源的化合物、钛源的化合物溶于溶剂中，使其完全溶解后，用乙酸调节溶液的pH值至pH为3?7，配制成溶液B2，将溶液B2采用液相法处理后，经过干燥、球磨得到碳酸锂前驱体；在搅拌或超声条件下，将碳酸锂前驱体和表面活性剂加入中间相溶液A中，经过干燥、球磨，获得钛酸锂/碳复合物前驱体； 3)将钛酸锂/碳复合物前驱体在惰性气体中或者混有还原性气体的惰性气体中热处理，冷却后得到钛酸锂/碳复合材料。
2.如权利要求1所述制备钛酸锂/碳复合材料的方法，其特征在于，所述步骤I)和步骤2)的d)中的溶剂选自水、乙醇、乙二醇或丙酮中的一种或多种。
3.如权利要求1所述制备钛酸锂/碳复合材料的方法，其特征在于，步骤2)中所述作为锂源的化合物选自碳酸锂、硝酸锂、硫酸锂、乙酸锂、磷酸锂、氟化锂、草酸锂、氢氧化锂、氧化锂、氯化锂和硫化锂中的一种或多种。
4.如权利要求1所述制备钛酸锂/碳复合材料的方法，其特征在于，所述作为钛源的化合物选自钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸乙酯、锐钛型二氧化钛、金红石型二氧化钛、钛酸、四氯化钛、硝酸钛和草酸钛中的一种或几种；步骤2)中所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和聚丙烯酰胺中的一种或几种。
5.如权利要求1所述制备钛酸锂/碳复合材料的方法，其特征在于，步骤2)中所述锂源中的锂原子和所述钛源中的钛原子之间的摩尔比为0.6?I ;所述表面活性剂与所述作为锂源的化合物的质量比为0.1?10:100。
6.如权利要求1所述制备钛酸锂/碳复合材料的方法，其特征在于，所述步骤2)的c)中所述液相法选自溶胶-凝胶法、水热法和微波法中的一种；溶胶-凝胶法的反应温度为20?80°C，反应时间为12?72h，水热法的反应温度为100?300°C，反应时间为3?24h，微波法的微波功率为200W?800W，反应时间为5?30min。
7.如权利要求1所述制备钛酸锂/碳复合材料的方法，其特征在于，步骤3)中所述热处理温度为500?1000°C，处理时间为I?24h。
8.如权利要求1所述制备钛酸锂/碳复合材料的方法，其特征在于，步骤3)中所述钛酸锂/碳复合材料中碳与钛酸锂的质量比为0.1?20%。
9.一种钛酸锂/碳复合材料，其特征在于，所述钛酸锂/碳复合材料由权利要求1?8任一所述方法制备获得。
10.如权利要求9所述的钛酸锂/碳复合材料作为锂电池负极材料的应用。
【专利摘要】本发明提供一种制备钛酸锂/碳复合材料的方法，包括以下步骤：1）生物质衍生碳质中间相溶液A的配制：将生物质衍生碳质中间相溶于溶剂中，获得浓度为0.01~10g/L的中间相溶液A；2）钛酸锂/碳复合物前驱体的制备：3）将钛酸锂/碳复合物前驱体在惰性气体中或者混有还原性气体的惰性气体中热处理，冷却后得到钛酸锂/碳复合材料。采用本发明方法制备的钛酸锂/碳复合材料，导电性好，从而使其具有良好的高倍率性能。另外，本发明提供的钛酸锂/碳复合材料制备方法，具有低成本、环保、易实现规模化生产的特点。
【IPC分类】H01M4-485
【公开号】CN104638255
【申请号】CN201510053666
【发明人】赵斌元, 杨海燕, 刘佳丽, 谭庆彪, 王垒
【申请人】斌源材料科技（上海）有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月2日