[發明專利]鋰離子電池納米晶鈦酸鋰陽極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201010199473.0
• 申請日: 2010-06-13
• 公開（公告）號: CN101826615A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 張乃慶;柳志民;孫克寧;李偉;廖成龍;楊同勇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391;H01M4/485
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種陽極的制備方法。

背景技術

尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂由于具有良好的循環性能、突出的安全性能、脫嵌鋰過程中體積變化小及低廉的成本而成為目前的研究熱點，被美國能源部列為第二代鋰離子動力電池的負極材料。但作為鋰離子電池負極材料，尖晶石型鈦酸鋰導電性差(固有電導率為????????????????????????????????????????????????)，大電流放電性能差，這一缺點嚴重地阻礙了尖晶石型鈦酸鋰的應用。通常制備方法對材料最終性能起關鍵作用，尖晶石型鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)的傳統制備方法主要有高溫固相反應法和溶膠凝膠法。其中高溫固相合成法，合成溫度高，燒結時間長，能耗大，生產效率低，并且產物的粒徑分布不均勻，一致性和重現性較差。傳統的溶膠-凝膠法，由于鈦鹽極易水解，工藝很不好控制，并且合成的鈦酸鋰性能較差。

發明內容

本發明的發明目的是為了解決現有制備鈦酸鋰的方法合成溫度高，燒結時間長，產物的粒徑分布不均勻且電化學活性差的問題，提供了一種鋰離子電池納米晶鈦酸鋰陽極材料的制備方法。

本發明鋰離子電池納米晶鈦酸鋰陽極材料的制備方法如下：一、將2.4～2.8g醋酸鋰或1.3～2.6g氫氧化鋰溶于20ml乙醇和水的混合液中，攪拌10min，得A液，乙醇和水的混合液中乙醇與水的體積比為3:1；二、將8.8～10ml鈦酸四丁酯或9～12ml異丙醇鈦滴加到20ml無水乙醇中，加入2ml濃硝酸或2ml濃鹽酸，然后在強磁攪拌的條件下加入3g～4.25g嵌段共聚物，形成均一的相，再分四次加入4ml濃硝酸或4ml濃鹽酸，得B液；三、在強磁攪拌的條件下，將A液和B液混合，靜置10min，繼續攪拌5～10min，然后在溫度為40℃、濕度為60%的條件下，培養48～72h，形成透明的凝膠，然后將凝膠在120℃的真空干燥箱中烘干12h，球磨12h，在700℃下燒結12小時，然后過400目篩，即得鈦酸鋰納米晶；步驟三中所述濃硝酸的質量濃度為69%；步驟三中所述濃鹽酸的質量濃度為37.5%；步驟三中所述嵌段共聚物為嵌段共聚物P123或嵌段共聚物F127。

本發明制備鈦酸鋰的方法合成溫度低，反應時間短，鈦酸鋰的顆粒細小，粒徑在120nm～140nm之間，具有突出的均一度和很高的電化學活性。本發明制備的鈦酸鋰尺寸小，比表面積大，擴散距離短，快速的擴散速率，所以電極材料的儲鋰能力，快速輸運能力，容量保持率都有大幅度提高。

附圖說明

圖1是具體實施方式七制備的鋰離子電池納米晶鈦酸鋰陽極材料的SEM照片；圖2是具體實施方式七制備的鈦酸鋰的倍率性能曲線，圖中?表示0.5C（電流為85mA/g）的放電曲線，表示1C（電流為170mA/g）放電曲線，表示3C（電流為510mA/g）放電曲線，表示5C（電流為850mA/g）放電曲線，表示10C（電流為1700mA/g）放電曲線，表示15C（電流為1700mA/g）充電曲線。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式中鋰離子電池納米晶鈦酸鋰陽極材料的制備方法如下：一、將2.4～2.8g醋酸鋰溶于20ml乙醇和水的混合液中，攪拌10min，得A液，乙醇和水的混合液中乙醇與水的體積比為3:1；二、將8.8～10ml鈦酸四丁酯20ml無水乙醇中，加入2ml濃硝酸或2ml濃鹽酸，然后在強磁攪拌的條件下加入3g～4.25g嵌段共聚物，形成均一的相，再分四次加入4ml濃硝酸或4ml濃鹽酸，得B液；三、在強磁攪拌的條件下，將A液和B液混合，靜置10min，繼續攪拌5～10min，然后在溫度為40℃、濕度為60%的條件下，培養48～72h，形成透明的凝膠，然后將凝膠在120℃的真空干燥箱中烘干12h，球磨12h，在700℃下燒結12小時，然后過400目篩，即得鈦酸鋰

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是步驟一將2.5g醋酸鋰或2g氫氧化鋰溶于20ml乙醇和水的混合液中。其它與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一不同的是步驟二將9ml鈦酸四丁酯或10ml異丙醇鈦滴加到20ml無水乙醇中。其它與具體實施方式一相同。