[發明專利]鈦酸鋰包覆經表面處理石墨的負極材料、制法及其應用

有效

• 申請號: 201410344991.5
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104091937A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 趙孝連;曾國城;向黔新;梅銘;田軒周;梅建華;何玉娟;李玲
• 申請（專利權）人: 深圳市振華新材料股份有限公司;貴州振華新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/1393
• 代理公司: 北京格旭知識產權代理事務所(普通合伙) 11443
• 代理人: 雒純丹

1.一種鋰離子二次電池用負極材料，其特征在于，該負極材料在經表面處理的石墨類基礎負極材料顆粒表面上形成有鈦酸鋰包覆層。

2.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述石墨類基礎負極材料選自人造石墨，天然石墨，它們的混合物，或它們的改性物。

3.根據權利要求1或2所述的負極材料，其特征在于，所述經表面處理的石墨類基礎負極材料，其平均粒徑(D50)為5-25μm，比表面積為1.5-6.5m²/g。

4.根據權利要求1-3任一項所述的負極材料，其特征在于，包覆后負極材料表面鈦酸鋰顆粒平均粒徑(D50)為＜1μm，占負極材料總重量的0.1-2wt％。

5.根據權利要求1-4任一項所述的負極材料，其特征在于，其中，所述負極材料的比容量為320-365mAh/g,首次庫侖效率為89-94％。

6.一種負極材料的制備方法，該方法包括如下步驟：

(1)石墨類基礎負極材料的表面處理工序

將石墨類基礎負極材料用酸溶液進行表面處理，得到經過表面處理的石墨類基礎負極材料；

(2)鈦酸鋰包覆層原位生成工序

將鈦酸鋰前驅體粉體、步驟(1)所得經過表面處理的石墨類基礎負極材料、分散劑和溶劑混合均勻，脫水，然后在保護氣氛(優選氬氣)下，650-750℃溫度條件燒結，得到在經表面處理的石墨類基礎負極材料顆粒表面上形成有鈦酸鋰包覆層的負極材料。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，該方法還包括鈦酸鋰前驅體制備工序：將5.0-8.0重量份的鈦酸或偏鈦酸，以及1.0-5.0重量份的鋰鹽分散于10-50重量份的溶劑中，然后在溶劑中加入1.0-2.0重量份的葡萄糖進行分散調漿得到漿料，再將制備的漿料在150-500℃燒結成前驅體粉體。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述鋰鹽是單水氫氧化鋰或碳酸鋰中的一種或兩種，所述溶劑是去離子水或醇水混合物；所述醇選自C₁₀以下的可溶于水的低級醇，優選甲醇、乙醇或異丙醇；去離子水/醇配比范圍為(10～50):(90～50)。

9.根據權利要求6-8任一項所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述表面處理是將石墨類基礎負極材料加入到酸的水溶液中，50-70℃溫度條件下攪拌處理2-12小時，然后經脫水、洗滌后干燥。

10.根據權利要求6-9任一項所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述酸是硫酸、硝酸、醋酸或甲酸，優選硝酸；所述酸的水溶液的濃度為3-8mol/L,以重量計，酸的水溶液：石墨類基礎負極材料＝1：5-10。

11.根據權利要求6-10任一項所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，以重量計，鈦酸鋰前驅體粉體與經過表面處理的石墨類基礎負極材料的比例是1-10：90-95；所述分散劑是聚酮樹脂或聚縮醛樹脂，以鈦酸鋰前驅體粉體固形物計，分散劑的添加量為0.2-3wt％；所述溶劑是異丙醇或無水乙醇；以重量計，分散劑與溶劑的比例是2-10：80-90。

12.根據權利要求6-11任一項所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，650～750℃溫度條件燒結6-8小時，然后冷卻、過篩。

13.根據權利要求6-12任一項所述的方法，其特征在于，所述鈦酸鋰包覆層中的鈦酸鋰顆粒粒徑為＜1μm，占負極材料總重量的0.1-2.0wt％。

14.一種鋰離子二次電池負極材料，其通過權利要求6-13任一項所述的制備方法制備得到。

15.一種鋰離子二次電池，其特征在于，采用權利要求1-5任一項或權利要求14所述的負極材料制備得到。

16.一種儲能電站或移動式存儲設備，其特征在于，采用權利要求15所述的鋰離子二次電池制備得到。

17.權利要求1-5任一項或權利要求14所述的負極材料在制造鋰離子電池、移動式存儲設備或儲能電站中的應用。