[發明專利]一種用改性鋰離子電池負極材料制備電極片的方法

無效

• 申請號: 200910086282.0
• 申請日: 2009-06-09
• 公開（公告）號: CN101630734A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 康曉紅
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及鋰離子電池負極材料技術領域，具體為一種用改性鋰離子電池 負極材料Li₄Ti₅O₁₂制備電極片的方法，能夠顯著提高可充電二次鋰離子電池的 大電流充放電容量和循環性。

背景技術

鋰離子二次電池以其高電壓、高容量、高循環性能和高能量密度等優異特 性備受人們青睞，被稱為21世紀的主導電源。為了更好的滿足動力電池的發展 需求，高性能、低成本的新型正、負極材料的研究是鋰離子二次電池發展的關 鍵。

目前鋰離子電池的負極材料多采用各種嵌鋰碳材料，但碳材料作為鋰離子 負極材料仍存在一些缺點：首次充放電效率低；與電解液發生作用；存在明顯 的電壓滯后現象；碳材料的制備方法比較復雜。與鋰離子電池中的碳負極相比， 雖然合金類負極材料一般具有較高的比容量，但鋰的反復嵌脫導致合金類電極 在充放電過程中的體積變化較大，逐漸粉化失效，因而循環性能較差。因此， 尋找廉價易制備，循環性能好、安全可靠和具有優良電化學性能的負極材料是 很有意義的研究方向。

尖晶石型鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)作為鋰離子電池負極材料具有明顯的優勢：是 一種無應力插入材料，在充放電過程中不發生結構改變，循環性能好；有很好 的充放電平臺；理論比容量為175mAh/g，實際比容量可達165mAh/g，并集中在 平臺區域；不與電解液反應；價格便宜，容易制備。

目前對尖晶石型鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)的研究主要(1)表面修飾：包括用貴 金屬Ag或其他氧化物(Cu_xO)與Li₄Ti₅O₁₂進行復合；裂解含碳聚合物對其進行 碳包覆或者碳作為第二相引入提高其導電性；(2)摻雜提高材料的電子導電率； (3)制備納米粒子Li₄Ti₅O₁₂，以縮短鋰粒子的擴散距離及增加活性材料與電解 液的接觸面積。但是從目前的研究成果來看，都存在充放電倍率低，不能適應 大電流動力電池的需求，同時循環性和容量也有缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的不足，提出一種用改性鋰 離子電池負極材料Li₄Ti₅O₁₂制備電極片的方法，以提高鋰離子電池負極材料 Li₄Ti₅O₁₂的高倍率充放電性能和循環性能。

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：

將需要改性負極材料Li₄Ti₅O₁₂放入反應容器里，再將反應容器裝入反應爐， 通入惰性氣體Ar，加熱至25-200℃并維持10-20h，通入氟化物(F₂，NF₃，ClF₃等含氟的氟化物)，氟化2-20min，氟化完畢，停止氟化物通入，切斷加熱裝置 電源，待氟化產物冷卻到室溫后，停止惰性氣體Ar通入，取出氟化材料，所得 即為經過氟化處理的鋰離子電池負極材料。

將所制備的改性負極材料Li₄Ti₅O₁₂作為電極活性物質，以N-甲基-2-吡 咯烷酮為溶劑，將粘結劑(PVDF)，乙炔黑(或者碳纖維)和改性負極活性材料 Li₄Ti₅O₁₂按質量比2∶(1-3)∶6混合后高速攪拌均勻制成漿料。把漿料均勻地 涂敷于集流體上(銅箔或者泡沫鎳)。將濕電極在真空烘箱中于120℃干燥12h， 制成電極片。

本發明的有益效果如下：