[發明專利]鋰離子電池負極復合材料Li4Ti5O12/AB/CNT的制備方法

無效

• 申請號: 201210156351.2
• 申請日: 2012-05-19
• 公開（公告）號: CN102664252A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 尹鴿平;方巍;左鵬建
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/139
• 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

本發明涉及鋰離子電池負極復合材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池相對其它可充電池設備容量密度和能量密度較高，被公認將成為純電動車(EV)和混合電動車(HEV)動力電池，對于發展下一代EV和HEV，鋰離子電池承擔著重要的任務，但鋰離子電池自身還存在一些技術瓶頸，這些技術包括成本高、壽命有限(-20～-30℃)性能不好，最主要電池本身在大電流充放電存在安全性問題，使其在汽車工業廣泛應用還受到限制。安全性主要源自鋰離子電池以石墨為主負極材料。所以探究新型環保的負極材料成為近幾年研究的熱點，其中Li₄Ti₅O₂是近幾年來研究較多的優秀的鋰離子電池負極材料之一，在Li⁺嵌入和脫出的過程中，其晶型不發生改變，被稱為“零應變材料”；離子擴散系數為2×10^-8cm².s^-1，比通常碳負極材料高一個數量級，因而具有很好的循環性能；Li₄Ti₅O₁₂提供了一個非常穩定的工作電壓(1.5V?vs.Li⁺/Li)，工作電壓偏離金屬鋰的析出電位，能夠避免電解液分解現象或保護膜的生成，首次效率、安全性和可靠性得以大大改善，故可用于動力電源。現有的制備負極材料Li₄Ti₅O₁₂的方法一般采用固相法，即將TiO₂和Li₂CO₃球磨混勻，高溫加熱得到Li₄Ti₅O₁₂，在后續和膏制備漿料的過程中，為了使物料混合均勻，需要長時間攪拌，一般需要攪拌8～10h，能耗較大，而且所制得的電極，在10C倍率以上不具有很好的電壓平臺，在20C倍率下，比容量只保持在60mAhg^-1。

發明內容

本發明要解決現有方法制備的鋰離子電池負極材料Li₄Ti₅O₂電化學性能較差、制備工藝較復雜的問題，而提供鋰離子電池負極復合材料Li₄Ti₅O₁₂/AB/CNT的制備方法。

本發明鋰離子電池負極復合材料Li₄Ti₅O₁₂/AB/CNT的制備方法按以下步驟進行：

一、按鋰元素和鈦元素的物質的量之比為(4～5)∶5的比例稱取鋰源與鈦源，混合后轉移至球磨機中，其中鋰源是氫氧化鋰、醋酸鋰、碳酸鋰和氧化鋰中的一種或者幾種混合；鈦源是金紅石、銳鈦礦或無定形的二氧化鈦；

二、稱取乙炔黑和碳納米管，將乙炔黑和碳納米管轉移到裝有丙酮的燒杯中，超聲混合后，將燒杯中的混合液加入到步驟一的球磨機中，以100～600r/min的速度，球磨2～24h，得到混合物；其中乙炔黑的質量是步驟一中稱取的二氧化鈦質量的1～6％，碳納米管的質量是步驟一中稱取的二氧化鈦質量的0.5～4％；丙酮的體積是球磨機中二氧化鈦、碳酸鋰、乙炔黑和碳納米管的總體積的1～4倍；

三、將步驟二得到的混合物在40～85℃的條件下真空干燥4～12h，然后將干燥后得到的固體粉末轉移到管式爐中，在溫度為600～850℃的條件下反應6～12h，得到鋰離子電池負極復合材料Li₄Ti₅O₁₂/AB/CNT。