[發明專利]一種鋰電池負極材料的制備方法及其用途

有效

• 申請號: 201110421261.7
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN103165877B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 汪國慶;馬麗榮;馬春印;趙培;王迎姿
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/131
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司11266
• 代理人: 姜麗輝

1.一種鋰電池負極材料鈦酸鋰的制備方法，所述方法包括如下步驟：

第一步，提供氫氧化鈦粉體或偏鈦酸粉體；

第二步，將所述氫氧化鈦粉體或偏鈦酸粉體、造孔劑和水混合均勻，以形成固體含量為10～40重量%的水漿料，然后將所得到的水漿料噴霧干燥成球形粒子；

第三步，接著進行熱處理，以得到介孔球形二氧化鈦粉體；以及

第四步，按照鈦酸鋰中鋰和鈦的原子比、鋰前驅體過量1～8重量%的比率以及理論0～5重量%的含碳量，稱取上述得到的二氧化鈦粉體、鋰前驅體和碳前驅體以及適量水，攪動并且將攪動混勻后的水漿料在保護氣氛或空氣中熱處理，鋰前驅體和碳前驅體同時進入球形二氧化鈦介孔材料內部，熱處理后得到球形顆粒狀的鈦酸鋰粉體材料；

在第二步驟中，所述噴霧干燥是在噴霧干燥機上，以30～50 rpm的速度將混勻的水漿料泵入噴霧腔中，在150～300℃，1.5～4 MPa的壓力下噴霧干燥成球形粒子的。

2.根據權利要求1所述的鋰電池負極材料鈦酸鋰的制備方法，其中所述造孔劑重量相對于所述氫氧化鈦粉體或偏鈦酸粉體與所述造孔劑的總重量的比率為10～50%。

3.根據權利要求1所述的鋰電池負極材料鈦酸鋰的制備方法，其中所述第一步驟包括：

a. 提供硫酸氧鈦水溶液，在等體積使用的情況下能夠與所述硫酸氧鈦水溶液反應并將反應后溶液的pH值控制在3～5的沉淀劑水溶液，以及穩定劑水溶液；

b. 將所述穩定劑水溶液置于反應器內，在室溫～90℃的范圍內的溫度，在攪拌的情況下，使所述硫酸氧鈦水溶液和所述沉淀劑水溶液以相同的速度加入到反應器中，然后持續攪拌，再陳化，真空抽濾、洗滌至濾液使用0.1 M的氯化鋇溶液檢驗時無沉淀出現，得到濾餅；以及

c. 使濾餅加熱干燥，以形成氫氧化鈦粉體或偏鈦酸粉體。

4.根據權利要求1所述的鋰電池負極材料鈦酸鋰的制備方法，其中所述第三步驟中的熱處理在以下兩種情況選擇其中的一種進行：在造孔劑重量相對于所述氫氧化鈦粉體或偏鈦酸粉體與所述造孔劑的總重量的比率小于等于15%時，先于惰性氣體保護下300～600 ℃熱處理1～8 h，再在空氣氣氛下300～600 ℃熱處理1～8 h；

在造孔劑重量相對于所述氫氧化鈦粉體或偏鈦酸粉體與所述造孔劑的總重量的比率大于15%時，直接在空氣氣氛進行熱處理工藝過程。

5.根據權利要求1所述的鋰電池負極材料鈦酸鋰的制備方法，在第四步驟中，所述的攪動為50～150 rpm的磁力或機械攪拌，或是300～500 rpm的震蕩攪動。

6.根據權利要求1所述的鋰電池負極材料鈦酸鋰的制備方法，在第四步驟中，所述熱處理是在700～950 ℃的溫度進行6～24 h。

7.根據權利要求3所述的鋰電池負極材料鈦酸鋰的制備方法，其中所述硫酸氧鈦水溶液濃度為0.5～2.5 M。

8.根據權利要求3所述的鋰電池負極材料鈦酸鋰的制備方法，其中所述造孔劑為可溶性淀粉、聚乙二醇、三乙醇胺或無機銨鹽化合物。

9.根據在前權利要求中任一項所述的鋰電池負極材料鈦酸鋰的制備方法，其中所述鈦酸鋰是Li₄Ti₅O₁₂。

10.根據權利要求1～9中任一項所述的鋰電池負極材料鈦酸鋰的制備方法所制備出的鋰電池負極材料鈦酸鋰在制造鋰電池上的用途。