[發明專利]一種摻鋯改性鈦酸鋰負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201310523588.4
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103545501A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 林彭桃君;蔣森;陳夕順
• 申請（專利權）人: 合肥恒能新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/62
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及化學能源材料領域，特別是一種摻鋯改性鈦酸鋰負極材料及其制備方法。?

背景技術

作為鋰離子電池負極材料-鈦酸鋰，由于鈦酸鋰的高安全性、高穩定性、長壽命和綠色環保的特點，成為新一代鋰離子電池的負極材料而被廣泛應用在新能源汽車、電動摩托車和要求高安全性、高穩定性和長周期的應用領域。(1)它為零應變材料，循環性能好(2)放電電壓平穩，而且電解液不致發生分解，提高鋰電池安全性能;(3)與炭負極材料相比，鈦酸鋰具有高的鋰離子擴散系數，可高倍率充放電等(4)鈦酸鋰的電勢比純金屬鋰的高，不易產生鋰晶枝，為保障鋰電池的安全提供了基礎。但是也存在一定的缺點，例如相對其他類型的鋰離子動力電池能量密度會低一些；相對其他類型的鋰離子動力電池價格偏高；電池一致性仍存在差異等，還有待進一步研發。?

發明內容

本發明的目的是提供一種摻鋯改性鈦酸鋰負極材料及其制備方法。?

為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施：?

一種摻鋯改性鈦酸鋰負極材料，由下列重量份的原料制成：鈦酸鋰400、鋯4-5、六甲基二硅氮烷2-3、聚磷酸銨3-4、電氣石粉末2-3、改性銀粉4-5、水適量；

所述改性銀粉由下列重量份的原料制成：銀粉100、納米碳1-2、高嶺土粉末1-2、肌醇六磷酸酯2-3、硼砂1-2、硅粉1-2、氨丙基三乙氧基硅烷1-2、Fe₃O₄?2-3、SnO₂?1-2、V₂O₅?1-2；將各原料混合均勻，加熱至50-55℃，研磨1-2小時，分散均勻成粉體，送入煅燒爐中在550-580℃下燒結2-3小時即得。

本發明所述摻鋯改性鈦酸鋰負極材料，由以下具體步驟制成：將除改性銀粉外的其它原料混合，加入適量水，研磨2-3小時得到200-400目漿料，噴霧干燥，烘干后，與改性銀粉混合，加入相當于粉體總重量2-3%的聚乙烯蠟粉，攪拌均勻，在10-15Mpa壓力下壓制成坯，放入煅燒爐中在720-750℃下煅燒4-5小時，取出，冷卻，粉碎成300-400目粉末即可。?

本發明的有益效果是：本發明摻雜鋯，提高了材料的在高倍率下放電的比容量，添加改性銀粉，使其具有很好的電池動力學性能、循環性能和高倍率充放電容量，從而提高了以該材料作為負極材料的鋰離子電池性能；而且本發明工藝簡單易行，價格低廉，無毒性，不造成環境污染，適合工業化生產。?

具體實施方式

下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。?

一種摻鋯改性鈦酸鋰負極材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：鈦酸鋰400、鋯4、六甲基二硅氮烷2、聚磷酸銨3、電氣石粉末2、改性銀粉4、水適量；?

所述改性銀粉由下列重量份（公斤）的原料制成：銀粉100、納米碳1、高嶺土粉末1、肌醇六磷酸酯2、硼砂2、硅粉1、氨丙基三乙氧基硅烷1、Fe₃O₄?3、SnO₂?1、V₂O₅?1；將各原料混合均勻，加熱至50-55℃，研磨1-2小時，分散均勻成粉體，送入煅燒爐中在550-580℃下燒結2-3小時即得。

本發明所述摻鋯改性鈦酸鋰負極材料，由以下具體步驟制成：將除改性銀粉外的其它原料混合，加入適量水，研磨2-3小時得到200-400目漿料，噴霧干燥，烘干后，與改性銀粉混合，加入相當于粉體總重量2-3%的聚乙烯蠟粉，攪拌均勻，在10-15Mpa壓力下壓制成坯，放入煅燒爐中在720-750℃下煅燒4-5小時，取出，冷卻，粉碎成300-400目粉末即可。?

本發明鈦酸鋰材料，作為鋰離子電池的負極，以磷酸鐵鋰材料作為正極組裝成圓柱形14500?電池，采用磷酸鐵鋰過量，按照本發明鈦酸鋰計，其首次充電比容量＞?174mAh/g，放電比容量＞?167mAh/g，循環性能優異，而且其10C?倍率放電比容量大于133mAh/g，其振實密度為0.9-1.5g/cm³，比表面積為0.1-10m²/g，壓實密度為2.1-2.5g/cm³，粘接性能良好，適合大規模生產應用。?