CN107863516A - 一种含氮纳米钛酸锂复合材料及其制备方法、锂离子电池 - Google Patents

一种含氮纳米钛酸锂复合材料及其制备方法、锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含氮纳米钛酸锂复合材料及其制备方法、锂离子电池，属于锂离子电池材料技术领域。本发明的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法包括如下步骤：将有机锂化合物、丁二腈、表面活性剂加入有机溶剂中制得有机锂混合液，然后加入纳米钛酸锂，分散均匀，喷雾干燥，即得；所述有机锂化合物、丁二腈、表面活性剂、纳米钛酸锂的质量比为5‑20:1‑5:0.5‑2:100。本发明的含氮纳米钛酸锂复合材料包覆层中含有机锂化合物，能够为电极反应提供充足的锂。而且包覆层中含有氮原子，能够提高充放电过程中电子的扩散速率，提高其倍率性能。

Description

一种含氮纳米钛酸锂复合材料及其制备方法、锂离子电池
技术领域
本发明涉及一种含氮纳米钛酸锂复合材料及其制备方法、锂离子电池，属于锂离子电池材料技术领域。
背景技术
随着电动汽车、储能行业的大力发展，大容量、长寿命、高安全、能够快速充电的锂离子电池的研发受到广大的关注。尖晶石结构的钛酸锂被称为“零应变”材料，具有安全性高、充放电性能好、循环性能优良、充放电电压平台稳定等优点，作为锂离子动力电池负极材料，具有良好的发展前景。
但是，钛酸锂材料的电子导电能力和离子导电能力偏低，因此在大电流充放电时容量衰减快，倍率性能较差，极大地制约了其作为高倍率负极材料在锂离子动力电池中的应用。现有技术中主要将钛酸锂与具有优良导电性能的导电剂进行复合掺杂制备电极浆料，或通过在钛酸锂表面包覆导电性高的碳材料以改善钛酸锂材料的导电及其倍率性能。申请公布号为CN106159223A的中国发明专利公开了一种钛酸锂材料的制备方法，先称取一定量的含锂化合物、含钛化合物以及添加剂，加入一定量的去离子水和分散剂进行第一次分散，干燥除去水分，得到固体，之后经过烧结、包覆，最后得到石墨烯包覆的含有一定添加剂的电池材料，以改善钛酸锂材料的倍率性能。但是，该钛酸锂材料的倍率性能仍不高，且大倍率下的电池胀气问题未解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种倍率性能好且胀气量较小的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法。
本发明的目的还在于提供一种上述方法制得的含氮纳米钛酸锂复合材料以及使用该复合材料的锂离子电池。
为实现上述目的，本发明的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法的技术方案是：
一种含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将有机锂化合物、丁二腈、表面活性剂加入有机溶剂中制得有机锂混合液，然后加入纳米钛酸锂，分散均匀，喷雾干燥，即得；所述有机锂化合物、丁二腈、表面活性剂、纳米钛酸锂的质量比为5-20:1-5:0.5-2:100。
本发明的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法采用有机锂混合液与纳米钛酸锂混合，并进行喷雾干燥，在钛酸锂表面包覆一层有机锂化合物层，避免内核钛酸锂在电池中直接与电解液接触，降低了副反应的发生，并提高了大倍率条件下锂离子的传输速率。同时，外壳层的有机锂化合物与钛酸锂具有较好的相容性，能提高其循环性能。另外，包覆层中含有丁二腈除水添加剂，降低了钛酸锂材料充放电过程中的产气量，提高电池的循环性能。
上述有机锂化合物优选为二甲基氨基锂、二乙基氨基锂、二异丙基氨基锂、六亚甲基亚氨基锂、吡咯烷锂中的任意一种或几种。
上述有机溶剂选择能够溶解有机锂化合物的溶剂，一般的，有机溶剂优选为四氢呋喃、二乙基醚、二噁烷、乙二醇二甲基醚、乙二醇二丁基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二丁基醚、二甲氧基苯、2,2-双(2-四氢呋喃基)丙烷、四甲基乙二胺、二哌啶基乙烷、三甲基胺、三乙基胺、吡啶、奎宁环、叔戊醇钾、叔丁醇钾、叔丁醇钠、戊醇钠、三苯基膦中的一种或几种。
表面活性剂为现有技术中常用的表面活性剂，为了促进有机锂化合物及丁二腈在溶剂中的分散，表面活性剂优选为硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、十八烷基三甲基氯化铵、卵磷脂、脂肪酸甘油酯、聚山梨酯、烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或几种。所述脂肪酸甘油酯优选为单硬脂酸甘油酯。
所述烷基酚聚氧乙烯醚为烷基酚聚氧乙烯(4)醚，烷基酚聚氧乙烯(6)醚、烷基酚聚氧乙烯(7)醚、烷基酚聚氧乙烯(9)醚、烷基酚聚氧乙烯(10)醚中的一种或几种。所述烷基酚聚氧乙烯醚中的烷基优选为壬基或辛基。
有机溶剂的用量为：每5-20g有机锂化合物对应500mL有机溶剂。
上述分散均匀可采用搅拌或者超声分散，为了提高分散效果，优选为超声分散。
所述喷雾干燥为离心喷雾干燥。优选的，离心喷雾干燥技术参数为：入口温度为70～90℃，出口温度为30～50℃。喷雾速度为5～15g/min。
纳米钛酸锂可以采用现有技术中的纳米钛酸锂，也可以采用由包括如下步骤的方法制得的纳米钛酸锂：将二氧化钛与无机锂化合物加入水中，在150℃-180℃反应1-6h，固液分离，然后在惰性气氛下于600-900℃烧结1-6h，即得。
无机锂化合物为偏铝酸锂、碳酸锂、锆酸锂、氢氧化锂中的任意一种。
无机锂化合物与二氧化钛的配比以能够生成钛酸锂为宜，本发明中，无机锂化合物与二氧化钛的摩尔比为0.2-13：5，进一步优选为3.9-4.1：5。一般的，在与二氧化钛混合时，无机锂化合物采用加入其水溶液的形式。无机锂化合物的水溶液浓度优选为1-20％。
在150℃-180℃反应1-6h的反应在高压反应釜中进行。压强优选为1-5MPa。
在固液分离后进行球磨30-300min。以得到颗粒更小、更加均匀的粉末。
上述烧结后进行冷却，一般采取自然冷却至室温。
本发明的含氮纳米钛酸锂复合材料的技术方案是：
一种采用上述方法制得的含氮纳米钛酸锂复合材料。
本发明的含氮纳米钛酸锂复合材料包覆层中含有机锂化合物，能够为电极反应提供充足的锂。而且包覆层中含有氮原子，能够提高充放电过程中电子的扩散速率，提高其倍率性能。同时，氮物质与电解液六氟磷酸锂中的磷同属同主族物质，具有类似的性质，其相容性较高，从而提高其材料与电解液之间的相容性并提高其循环性能。
本发明的锂离子电池的技术方案是：
一种使用上述的含氮纳米钛酸锂复合材料的锂离子电池。
上述锂离子电池包括极片，所述极片包括集流体和涂覆在集流体上的电极材料层，所述电极材料层包括所述含氮纳米钛酸锂复合材料。所述极片为正极片或者负极片。
本发明的锂离子电池具有较好的倍率性能，还具有较低的膨胀率。
附图说明
图1为本发明实施例1中的含氮纳米钛酸锂复合材料的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
本实施例的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)纳米钛酸锂的制备
将40g二氧化钛添加到体积为24.4mL、质量分数为10％的偏铝酸锂的水溶液中，搅拌均匀得到混合液，然后将混合液转移到高压反应釜中，在160℃的温度下反应3h，然后降温至室温，过滤，干燥，球磨240min，然后转移到管式炉中，在氩气气氛下，升温至800℃烧结3h，自然冷却至室温，即得纳米钛酸锂；
2)含氮纳米钛酸锂复合材料的制备
称取10g二甲基氨基锂加入500mL的四氢呋喃中，搅拌均匀后，加入3g丁二腈添加剂和1.0g硬脂酸钠，搅拌均匀后得到有机锂混合液；然后称取100g步骤1)制得的纳米钛酸锂加入该有机锂混合液中，超声分散均匀后得混合浆料，然后进行离心喷雾干燥，制得含氮的纳米钛酸锂复合材料；其中，离心喷雾干燥的条件为：入口温度为80℃，出口温度为40℃，喷雾速度为10g/min。
本实施例的含氮纳米钛酸锂复合材料为上述方法制得的含氮纳米钛酸锂复合材料。
本实施例的锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液，该正极片包括集流体和涂覆在集流体上的正极材料层，所述正极材料层包括均匀混合的正极活性物质、乙炔黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)，正极活性物质为上述含氮纳米钛酸锂复合材料。具体的，所述正极片由正极活性物质、乙炔黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)按84：8：8的质量比合浆后涂覆在集流体上干燥、辊压制得。所述负极片为锂片，隔膜为聚丙烯薄膜，电解液中电解质LiPF6的浓度为1mol/L，溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(体积比1：1)的混合溶剂。
实施例2
本实施例的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)纳米钛酸锂的制备
将40g二氧化钛添加到体积为288.6mL、质量分数为1％的碳酸锂的水溶液中，搅拌均匀得到混合液，然后将混合液转移到高压反应釜中，在150℃的温度下反应6h，然后降温至室温，过滤，干燥，球磨300min，然后转移到管式炉中，在氩气气氛下，升温至600℃烧结6h，自然冷却至室温，即得纳米钛酸锂；
2)含氮纳米钛酸锂复合材料的制备
称取5g二乙基氨基锂加入500mL的二乙基醚中，搅拌均匀后，加入1.0g丁二腈添加剂和0.5g聚丙烯酰胺，搅拌均匀后得到有机锂混合液；然后称取100g步骤1)制得的纳米钛酸锂加入该有机锂混合液中，超声分散均匀后得混合浆料，然后进行离心喷雾干燥，制得含氮的纳米钛酸锂复合材料；其中，离心喷雾干燥的条件为：入口温度为70℃，出口温度为30℃，喷雾速度为5g/min。
本实施例的含氮纳米钛酸锂复合材料为上述方法制得的含氮纳米钛酸锂复合材料。
本实施例的锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液，该正极片包括集流体和涂覆在集流体上的正极材料层，所述正极材料层包括均匀混合的正极活性物质、乙炔黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)，正极活性物质为上述含氮纳米钛酸锂复合材料。具体的，所述正极片由正极活性物质、乙炔黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)按84：8：8的质量比合浆后涂覆在集流体上干燥、辊压制得。所述负极片为锂片，隔膜为聚丙烯薄膜，电解液中电解质LiPF6的浓度为1mol/L，溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(体积比1：1)的混合溶剂。
实施例3
本实施例的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)纳米钛酸锂的制备
将40g二氧化钛添加到体积为313.65mL、质量分数为20％的锆酸锂的水溶液中，搅拌均匀得到混合液，然后将混合液转移到高压反应釜中，在180℃的温度下反应1h，然后降温至室温，过滤，干燥，球磨30min，然后转移到管式炉中，在氩气气氛下，升温至900℃烧结1h，自然冷却至室温，即得纳米钛酸锂；
2)含氮纳米钛酸锂复合材料的制备
称取20g七亚甲基亚氨基锂加入500mL的三甲基胺中，搅拌均匀后，加入5.0g丁二腈添加剂和2.0g单硬脂酸甘油酯，搅拌均匀后得到有机锂混合液；然后称取100g步骤1)制得的纳米钛酸锂加入该有机锂混合液中，超声分散均匀后得混合浆料，然后进行离心喷雾干燥，制得含氮的纳米钛酸锂复合材料；其中，离心喷雾干燥的条件为：入口温度为90℃，出口温度为50℃，喷雾速度为5g/min。
本实施例的含氮纳米钛酸锂复合材料为上述方法制得的含氮纳米钛酸锂复合材料。
本实施例的锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液，该正极片包括集流体和涂覆在集流体上的正极材料层，所述正极材料层包括均匀混合的正极活性物质、乙炔黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)，正极活性物质为上述含氮纳米钛酸锂复合材料。具体的，所述正极片由正极活性物质、乙炔黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)按84：8：8的质量比合浆后涂覆在集流体上干燥、辊压制得。所述负极片为锂片，隔膜为聚丙烯薄膜，电解液中电解质LiPF6的浓度为1mol/L，溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(体积比1：1)的混合溶剂。
实施例4
本实施例的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)纳米钛酸锂的制备
将40g二氧化钛添加到体积为288.6mL、质量分数为5％的氢氧化锂的水溶液中，搅拌均匀得到混合液，然后将混合液转移到高压反应釜中，在150℃的温度下反应6h，然后降温至室温，过滤，干燥，球磨240min，然后转移到管式炉中，在氩气气氛下，升温至600℃烧结6h，自然冷却至室温，即得纳米钛酸锂；
2)含氮纳米钛酸锂复合材料的制备
称取5g二乙基氨基锂加入500mL的二乙基醚中，搅拌均匀后，加入1.0g丁二腈添加剂和0.5g十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀后得到有机锂混合液；然后称取100g步骤1)制得的纳米钛酸锂加入该有机锂混合液中，超声分散均匀后得混合浆料，然后进行离心喷雾干燥，制得含氮的纳米钛酸锂复合材料；其中，离心喷雾干燥的条件为：入口温度为70℃，出口温度为30℃，喷雾速度为5g/min。
本实施例的含氮纳米钛酸锂复合材料为上述方法制得的含氮纳米钛酸锂复合材料。
本实施例的锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液，该正极片包括集流体和涂覆在集流体上的正极材料层，所述正极材料层包括均匀混合的正极活性物质、导电炭黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)，正极活性物质为三元正极材料(622)。具体的，所述正极片由正极活性物质、导电炭黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)按92：5：3的质量比合浆后涂覆在正极集流体上干燥、辊压制得。所述负极片包括均匀混合的负极活性物质、导电炭黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)，负极活性物质为上述含氮纳米钛酸锂复合材料。具体的，所述负极片由负极活性物质、导电炭黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)按90：5：5的质量比合浆后涂覆在负极集流体上干燥、辊压制得。隔膜为聚丙烯薄膜，电解液中电解质LiPF6的浓度为1mol/L，溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(体积比1：1)的混合溶剂。
实施例5
本实施例的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)纳米钛酸锂的制备
将40g二氧化钛添加到体积为313.65mL、质量分数为10％的氢氧化锂的水溶液中，搅拌均匀得到混合液，然后将混合液转移到高压反应釜中，在180℃的温度下反应1h，然后降温至室温，过滤，干燥，球磨120min，然后转移到管式炉中，在氩气气氛下，升温至900℃烧结1h，自然冷却至室温，即得纳米钛酸锂；
2)含氮纳米钛酸锂复合材料的制备
称取20g吡咯烷锂加入500mL的吡啶中，搅拌均匀后，加入5.0g丁二腈添加剂和2.0g辛基酚聚氧乙烯(10)醚，搅拌均匀后得到有机锂混合液；然后称取100g步骤1)制得的纳米钛酸锂加入该有机锂混合液中，超声分散均匀后得混合浆料，然后进行离心喷雾干燥，制得含氮的纳米钛酸锂复合材料；其中，离心喷雾干燥的条件为：入口温度为90℃，出口温度为50℃，喷雾速度为5g/min。
本实施例的含氮纳米钛酸锂复合材料为上述方法制得的含氮纳米钛酸锂复合材料。
本实施例的锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液，该正极片包括集流体和涂覆在集流体上的正极材料层，所述正极材料层包括均匀混合的正极活性物质、导电炭黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)，正极活性物质为三元正极材料(622)。具体的，所述正极片由正极活性物质、导电炭黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)按92：5：3的质量比合浆后涂覆在正极集流体上干燥、辊压制得。所述负极片包括均匀混合的负极活性物质、导电炭黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)，负极活性物质为上述含氮纳米钛酸锂复合材料。具体的，所述负极片由负极活性物质、导电炭黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)按90：5：5的质量比合浆后涂覆在负极集流体上干燥、辊压制得。隔膜为聚丙烯薄膜，电解液中电解质LiPF6的浓度为1mol/L，溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(体积比1：1)的混合溶剂。
实施例6
本实施例的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)纳米钛酸锂的制备
将40g二氧化钛添加到体积为24.4mL、质量分数为2％的氢氧化锂的水溶液中，搅拌均匀得到混合液，然后将混合液转移到高压反应釜中，在160℃的温度下反应3h，然后降温至室温，过滤，干燥，球磨240min，然后转移到管式炉中，在氩气气氛下，升温至800℃烧结3h，自然冷却至室温，即得纳米钛酸锂；
2)含氮纳米钛酸锂复合材料的制备
称取10g六亚甲基亚氨基锂加入500mL的叔戊醇钾中，搅拌均匀后，加入3g丁二腈添加剂和1.0g卵磷脂，搅拌均匀后得到有机锂混合液；然后称取100g步骤1)制得的纳米钛酸锂加入该有机锂混合液中，超声分散均匀后得混合浆料，然后进行离心喷雾干燥，制得含氮的纳米钛酸锂复合材料；其中，离心喷雾干燥的条件为：入口温度为80℃，出口温度为40℃，喷雾速度为10g/min。
本实施例的含氮纳米钛酸锂复合材料为上述方法制得的含氮纳米钛酸锂复合材料。
本实施例的锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液，该正极片包括集流体和涂覆在集流体上的正极材料层，所述正极材料层包括均匀混合的正极活性物质、导电炭黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)，正极活性物质为三元正极材料(622)。具体的，所述正极片由正极活性物质、导电炭黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)按92：5：3的质量比合浆后涂覆在正极集流体上干燥、辊压制得。所述负极片包括均匀混合的负极活性物质、导电炭黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)，负极活性物质为上述含氮纳米钛酸锂复合材料。具体的，所述负极片由负极活性物质、导电炭黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)按90：5：5的质量比合浆后涂覆在负极集流体上干燥、辊压制得。隔膜为聚丙烯薄膜，电解液中电解质LiPF6的浓度为1mol/L，溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(体积比1：1)的混合溶剂。
试验例
以市场上购置的纳米钛酸锂材料作为对比例，该纳米钛酸锂材料购于深圳贝特瑞新能源材料有限公司，型号为LTO-1。
(1)SEM测试
取实施例1的钛酸锂复合材料进行SEM测试，测试结果如图1所示。
由图1可以看出，本发明制得的含氮纳米钛酸锂复合材料呈现类球状，大小分布均匀合理。
(2)电化学性能测试
1)扣式电池试验
分别取本发明实施例1-6制得的钛酸锂复合材料及对比例中的钛酸锂材料作为活性物质，与乙炔黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)按84：8：8的质量比进行配比，均匀混合后涂覆于铜箔上制成正极片，接下来以金属锂为负极片，聚丙烯薄膜为隔膜，电解液中电解质LiPF6的浓度为1mol/L，溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(体积比1：1)的混合液；在氩气气氛的手套箱中，在水分含量小于1.0ppm的条件下，按顺序组装成扣式电池，静置12个小时后进行测试，测试结果如表1所示。
比表面积测试方法：按照家标准GBT/24533-2009《锂离子电池石墨类负极材料》测试。电子导电率测试方法：按照JIS H0505-1975的有色金属材料的电阻率及导电率测量方法测试。
表1实施例1-6及对比例的钛酸锂材料的物化性能
由表1可以看出，本发明的制备出的钛酸锂复合材料在首次效率及其克容量发挥方面明显优于对比例，其原因为外壳层中的有机锂化合物为材料在首次充放电过程中提供充足的锂离子，提高其克容量的发挥，同时复合材料中掺杂的氮原子提高了电子的传导速度，进而提高了材料的电子导电率。
2)软包电池测试
分别取本发明实施例1-6制得的钛酸锂复合材料及对比例中的钛酸锂材料作为活性物质，与导电碳以及PVDF按质量比为90：5：5的比例与NMP混合均匀后涂膜于铝箔上制作成膜片作为阳极；以三元正极材料(622)作为阴极活性物质，与导电碳以及PVDF按质量比为92：5：3的比例与NMP混合均匀后涂膜与铝箔上制作成膜片作为阴极；以聚乙烯膜为隔离膜，通过冷压、分条、卷绕、封装、烘烤得到待注液的电芯，然后注入电解液，电解液中LiPF6的浓度为1mol/L，溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(体积比为1:1)的混合液，制得电芯的型号为2Ah的软包电池；将电芯以0.2C满充至2.8V，然后在2.8V下恒压充至电流≤0.05C得到钛酸锂锂离子电池，分别编号为A1、A2、A3、A4、A5、A6、B1。
a.大倍率循环性能测试：
测试条件为：电压范围为1.5-2.8V，充放电倍率为5C/5C，温度为25±3℃，循环次数500次，之后计算：容量保持率＝(500次后容量/初始容量)*100％。
b.膨胀率测试：
先测量电池的厚度，记为d1，然后在60℃下，1.5～2.8V的电压范围内，以1C的倍率充电、1C的倍率放电进行循环测试，循环500次后再次记录电池的厚度d2，计算其厚度膨胀率(d2-d1)/d1，所得结果如表2所示。
表2实施例1-6及对比例的钛酸锂材料的电化学性能
500次循环保持率(％) 膨胀率(％)
实施例1(电池A1) 98.3 5.3
实施例2(电池A2) 98.1 5.5
实施例3(电池A3) 97.7 5.9
实施例4(电池A4) 97.4 6.0
实施例5(电池A5) 97.2 6.1
实施例6(电池A6) 96.8 6.3
对比例(电池B1) 93.5 12.7
由表2可以看出，本发明制备出的钛酸锂电池在大倍率循环性能方面明显优于对比例，其原因为，大倍率充放电过程中，钛酸锂复合材料的外壳层有机锂化合物提供充足的锂离子，为充放电过程中锂离子的传递提供较多通道，从而提高了大倍率循环性能；同时由于钛酸锂复合材料中含有除水添加剂，可以吸收材料制备/反应过程中水分，降低其与电解液反应的几率，并因此降低其钛酸锂电池的产气量降低其膨胀率。

Claims (10)

1.一种含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将有机锂化合物、丁二腈、表面活性剂加入有机溶剂中制得有机锂混合液，然后加入纳米钛酸锂，分散均匀，喷雾干燥，即得；所述有机锂化合物、丁二腈、表面活性剂、纳米钛酸锂的质量比为5-20:1-5:0.5-2:100。
2.根据权利要求1所述的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于：所述有机锂化合物为二甲基氨基锂、二乙基氨基锂、二异丙基氨基锂、六亚甲基亚氨基锂、吡咯烷锂中的任意一种或几种。
3.根据权利要求1所述的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为四氢呋喃、二乙基醚、二噁烷、乙二醇二甲基醚、乙二醇二丁基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二丁基醚、二甲氧基苯、2,2-双(2-四氢呋喃基)丙烷、四甲基乙二胺、二哌啶基乙烷、三甲基胺、三乙基胺、吡啶、奎宁环、叔戊醇钾、叔丁醇钾、叔丁醇钠、戊醇钠、三苯基膦中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、十八烷基三甲基氯化铵、卵磷脂、脂肪酸甘油酯、聚山梨酯、烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于：所述纳米钛酸锂由包括如下步骤的方法制得：将二氧化钛与无机锂化合物加入水中，在150℃-180℃反应1-6h，固液分离，然后在惰性气氛下于600-900℃烧结1-6h，即得。
6.根据权利要求5所述的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于：无机锂化合物与二氧化钛的摩尔比为0.2-13：5。
7.根据权利要求5所述的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于：所述无机锂化合物为偏铝酸锂、碳酸锂、锆酸锂、氢氧化锂中的任意一种。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的含氮纳米钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于：所述喷雾干燥的入口温度为70-90℃，出口温度为30-50℃。
9.一种采用权利要求1所述的方法制得的含氮纳米钛酸锂复合材料。
10.一种使用权利要求9所述的含氮纳米钛酸锂复合材料的锂离子电池。
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