[發(fā)明專利]一種采用鈦酸鋰材料的鋰離子電池負極漿料的制作工藝

無效

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• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN102623689A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙群會;馮勇;楊金林;任海中;謝小軍
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶永通信息工程實業(yè)有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種鈦酸鋰材料的鋰離子電池負極漿料的制作工藝。

背景技術(shù)

地球的能源是有限的，人類的消費是無限的，能源短缺將威脅人類的生存和發(fā)展。因此，發(fā)展替代傳統(tǒng)石油的新能源已迫在眉睫。世界各國為解決能源短缺問題，紛紛投入大量人力、物力，研制開發(fā)新能源。新能源技術(shù)研究涉及太陽能、風能、核能等多個技術(shù)領(lǐng)域，鋰離子動力電池就是其中很重要的一個項目，也是其中的研究熱點之一。鋰離子動力電池及材料可廣泛應(yīng)用于交通運輸、動力等領(lǐng)域中。是本世紀人類理想的替代燃油的產(chǎn)品。隨著石油資源的短缺，和受世界政治經(jīng)濟環(huán)境不穩(wěn)定導致的石油供應(yīng)不穩(wěn)定影響，鋰離子動力電池能源在車輛中的應(yīng)用正日漸興起。

在目前較為成熟的鋰離子動力電池中，負極絕大多數(shù)都是采用以碳負極材料為活性物質(zhì)進行制備；但是由于碳負極材料存在較大的能量損失和高倍率充放電性能差等問題。碳負極材料在有機電解質(zhì)中易形成鈍化膜(SEI)，引起比容量的初始不可逆損失；且碳電極的電位與金屬鋰的電位很接近，當電池過充電時，碳電極表面易析出金屬鋰，形成枝晶而引起短路，從而帶來安全隱患；還有碳負極材料在鋰離子嵌入、脫出過程中體積變化大，產(chǎn)生循環(huán)穩(wěn)定性差等缺點。所以本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)著手努力尋找一新的技術(shù)方案克服這一技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種安全性高、倍率性能好且長壽命的鈦酸鋰材料的鋰離子電池負極漿料的制作工藝。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種采用鈦酸鋰材料的鋰離子電池負極漿料的制作工藝，步驟包括：

(1)按重量份配料：鈦酸鋰：100、炭黑SUPER-P：2-4.5、聚偏氟乙烯：7-11、N-甲基吡咯烷酮：100-120；

(2)將聚偏氟乙烯加入至重量份數(shù)70-90的N-甲基吡咯烷酮中攪拌均勻得烯膠溶液；

(3)將炭黑SUPER-P加入稀膠溶液中攪拌均勻；

(4)將鈦酸鋰在攪拌條件下分次均勻加入步驟(3)制得的溶液中，期間加入剩余的N-甲基吡咯烷酮，攪拌至材料分散均勻；漿料粘度在6000-8000cps范圍內(nèi)后改用真空慢速攪拌1-1.5h；慢速攪拌完成后靜置消除漿料中的氣泡，然后過100-150目篩即得到鈦酸鋰負極漿料；

上述的操作盡量在干燥避免氧化的條件下進行。例如提高環(huán)境的干燥程度和降低環(huán)境濕度。更好的可以是真空環(huán)境，或者惰性氣體保護的環(huán)境中進行。

本發(fā)明主要是通過使用分散效果理想的制作工藝，具體也就是獨特的各組分間的配比和加入順序，從而達到了簡化漿料制作工藝，縮短漿料制作周期，提高漿料分散效果的目的。例如其中作為溶劑的N-甲基吡咯烷酮分兩次加入使得便于與之同時加入的其它物料分散均勻。

按照本發(fā)明所提供的工藝技術(shù)來制作負極漿料進一步加工獲得的鋰離子動力電池將會達到如下技術(shù)效果：

(1)、零應(yīng)變，循環(huán)性能非常優(yōu)異

鈦酸鋰材料最大的特點就是其“零應(yīng)變性”。所謂“零應(yīng)變性”是指其晶體在嵌入或脫出鋰離子時晶格常數(shù)和體積變化都很小，小于1％。在充放電循環(huán)中，這種“零應(yīng)變性”能夠避免由于電極材料的來回伸縮而導致結(jié)構(gòu)的破壞，從而減少循環(huán)帶來的比容量衰減，提高電極的循環(huán)性能和使用壽命。

(2)、放電電壓平穩(wěn)，安全性極高

鈦酸鋰材料可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池，電解液不致發(fā)生分解，大大提高了鋰離子動力電池的安全性能。另外由于鈦酸鋰的電勢比純金屬鋰的高，不易產(chǎn)生鋰晶枝，為保障鋰電池的安全提供了基礎(chǔ)。

(3)、可高倍率充放電

與碳負極材料相比，鈦酸鋰具有高的鋰離子擴散系數(shù)(為2*10^-8cm²/s)，因此，采用鈦酸鋰為負極制作的鋰離子動力電池可高倍率充放電。

本發(fā)明的進一步優(yōu)選技術(shù)方案是：

所述的步驟(2)、(3)、(4)在真空條件下進行。這樣避免水分、氧化物等雜質(zhì)的存在，利于構(gòu)成電池的各組分保持原有性能，避免電池短路等情況。

所述的步驟(1)之前先將聚偏氟乙烯在真空環(huán)境下85-105℃進行烘烤6-8h，將烘烤好的粉料在真空狀態(tài)下停止加熱，待其溫度降至40-50℃待用。這樣可以降低聚偏氟乙烯的含水率，保障電池的性能提高。