[發明專利]一種動力鋰離子電池二氧化鈦微球負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201010259696.1
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN101958415A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 易金;李偉善;郝連升;陳朗;王媛
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391;H01M4/131;H01M4/48
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松;付曄

技術領域

本發明涉及動力鋰離子電池領域，特別涉及一種動力鋰離子電池二氧化鈦微球負極材料及其制備方法。

背景技術

隨著作為便攜式設備電源的廣泛應用，鋰離子電池被認為是電動汽車和儲能設備電源中最有發展潛力的電源。目前，石墨作為鋰離子電池的商業負極材料得到廣泛的應用，但是也存在一些安全和循環壽命等方面的問題，制約其在電動汽車方面的應用。二氧化鈦作為鋰離子電池的負極材料，具有高安全性和良好的循環壽命，但其弱的導電性、低倍率容量等缺點同樣影響了其應用。因此，如何改進二氧化鈦的性能，提升其導電性和倍率容量，是當前研究工作的熱點。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種電容量高、倍率性能好的動力鋰離子電池二氧化鈦微球負極材料。

本發明的另一目的在于提供一種上述動力鋰離子電池二氧化鈦微球負極材料的制備方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種動力鋰離子電池二氧化鈦微球負極材料的制備方法，包括下述步驟：

(1)將1.32～6質量份的間苯二酚、2.05～8質量份的甲醛(35wt％)、1.92～5.76質量份的水、0.006～0.06質量份的碳酸鈉混合，在60～70℃溫度下攪拌2～4小時，再在室溫下放置24～48小時，得到樹脂凝膠；

(2)將所述樹脂凝膠研磨，水洗3～6次；然后把樹脂凝膠浸入三叔丁醇中磁力攪拌15～60分鐘，再過濾，所述攪拌和過濾過程重復3～6次；然后100～120℃下烘干8～12小時，得到樹脂凝膠微粒；

(3)將3.5～9質量份的鈦酸正丁酯溶于6.5～20質量份的三叔丁醇中，然后加入所述樹脂凝膠微粒，攪拌35～100小時，再靜置48～120小時，然后在100～120℃下烘干8～12小時，得到凝膠混合物；

(4)將所述凝膠混合物在600～900℃加熱1～4小時，升溫速度2～4度/分鐘，然后自然冷卻到室溫；再在800～900℃下加熱1～4小時，升溫速度2～4度/分鐘，然后自然冷卻到室溫，得到動力鋰離子電池二氧化鈦微球負極材料。

步驟1中，所述間苯二酚的用量優選1.32～3.96質量份；所述甲醛的用量優選2.05～6.15質量份；所述碳酸鈉的用量優選0.006～0.018質量份。

步驟3中，所述鈦酸正丁酯的用量優選3.5～7質量份；所述三叔丁醇的用量優選6.5～13質量份。

本發明的原理如下：以多孔樹脂為模板，通過分段煅燒步驟合成二氧化鈦微球負極材料，與商業化金紅石二氧化鈦相比，二氧化鈦微球因其獨特的結構，更有利于鋰離子在二氧化鈦中的遷移和電子的傳遞，從而有更高的充放電容量，倍率和循環性能。

本發明與現有技術相比具有如下優點和效果：

(1)本發明采用多孔樹脂模板，通過分段煅燒步驟合成二氧化鈦微球獨特結構，有利于鋰離子的遷移以及電子的傳遞。

(2)本發明與目前商業化金紅石二氧化鈦相比，有更高的充放電容量、更好的倍率性能和循環性能。

附圖說明

圖1為實施例1和例2二氧化鈦微球的XRD圖，其中，(a)為實施例1樣品、(b)為實施例2樣品。

圖2為實施例1和例2二氧化鈦微球的SEM圖，其中，(a)為實施例1樣品、(b)為實施例2樣品。

圖3為實施例1二氧化鈦微球的TEM圖。

圖4為實施例1凝膠混合物的TG-DSC圖。

圖5為實施例1二氧化鈦微球前三圈充放電曲線圖。

圖6為實施例1二氧化鈦微球在不同電流密度下的循環壽命圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。

實施例1

(1)將1.32質量份的間苯二酚，2.05質量份的甲醛(35wt％)，1.92質量份的水，0.006質量份的碳酸鈉混合，在70℃溫度下攪拌2小時，再在室溫下放置24小時，得到深橙色的樹脂凝膠。

(2)將上述樹脂凝膠研磨，用水洗去除樹脂凝膠中過量的碳酸鈉，該過程重復3次；然后把樹脂凝膠浸入三叔丁醇中用磁力攪拌30分鐘，然后過濾，這一步驟重復3次；然后100℃下烘干8小時，得到樹脂凝膠微粒。

(3)將3.5質量份的鈦酸正丁酯溶于6.5質量份的三叔丁醇中，然后將上述樹脂凝膠微粒加入攪拌35小時，靜置48小時，在100℃下烘干8小時，得到凝膠混合物。