[發(fā)明專利]一種高功率球形鈦酸鹽負(fù)極材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410487921.5
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN105417576B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高云;王興勤;王賽;劉建紅;吳寧寧
• 申請（專利權(quán)）人: 中信國安盟固利動力科技有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01G23/00
• 代理公司: 北京市京大律師事務(wù)所11321
• 代理人: 李光松,李雨奇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，提供了一種一次顆粒納米化、二次顆粒球形化鈦酸鹽負(fù)極材料的制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著幾起電動車燃燒事件先后發(fā)生，安全問題日益成為電動車及鋰電行業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)。

作為當(dāng)前鋰電池廣泛使用的石墨負(fù)極材料，其“鋰枝晶”(參考專利文獻(xiàn)1CN200810141740.1)等安全問題比較嚴(yán)重，而作為負(fù)極備選材料的尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂對Li⁺/Li工作平臺電壓為1.55V，遠(yuǎn)高于金屬鋰析出電位，具有很好的安全性。但是由于Li₄Ti₅O₁₂自身電位高，導(dǎo)致用其做負(fù)極的全電池電壓較低。

為了同時(shí)克服石墨負(fù)極的“鋰枝晶”安全問題和Li₄Ti₅O₁₂對Li⁺/Li工作平臺電壓高問題，本實(shí)驗(yàn)室在專利103811738A中提出了一種新型負(fù)極材料Li_2+xSr_mM_1-mTi_5+nN_1-nO_14-y，該材料對Li⁺/Li工作電壓平臺范圍為0.8～1.45V，高于金屬鋰析出電位，且低于Li₄Ti₅O₁₂的對Li⁺/Li工作電壓平臺，從而在保證安全性的同時(shí)，又具有較低的工作電壓平臺。但在后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)，該材料因?yàn)橐淮晤w粒比較大，導(dǎo)致其倍率性能較低。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服Li_2+xSr_mM_1-mTi_5+nN_1-nO_14-y倍率性能低的問題，本發(fā)明提出了一種該材料一次顆粒納米化、二次顆粒球形化的制備方法。

本發(fā)明以Li_2.05SrTi₆O₁₄為上述通式的代表，描述本發(fā)明的高功率球形鈦酸鹽負(fù)極材料的制備方法，其包括以下步驟：

1)按Li_2.05SrTi₆O₁₄中各元素摩爾比稱取所需原料，以去離子水為分散劑，球磨混合1～6小時(shí)；

2)將步驟1)球磨后的漿料進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥進(jìn)口溫度為200～400℃，離心轉(zhuǎn)速為10000～30000r/min，制得球形前驅(qū)體；

3)將步驟2)制得的球形前驅(qū)體在400～700℃預(yù)燒8～16小時(shí)，再在900～1100℃燒結(jié)12～24小時(shí)，自然冷卻至室溫，制得一次顆粒納米化、二次顆粒球形化的Li_2.05SrTi₆O₁₄負(fù)極材料。

其中，原料為納米鋰化合物、納米鈦化合物、納米鍶化合物。

所述鋰化合物為氫氧化鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、硼酸鋰、氯化鋰或納米碳酸鋰中的一種或幾種的組合。

所述納米鈦化合物為納米金紅石型二氧化鈦或納米銳鈦礦型二氧化鈦中的一種或兩種的組合。

所述鍶化合物為氫氧化鍶、碳酸鍶、氯化鍶、乙酸鍶或硫酸鍶中的一種或幾種的組合。

所述的納米鈦化合物，分散的單顆粒大小為30～100nm。

步驟1)中加入分散劑后漿料固含量為40％～70％。

以上方法同樣適用于通式Li_2+xSr_mM_1-mTi_5+nN_1-nO_14-y的制備，其中，M為Al、Ba、Ca、Ce、Cs、La、Mg、K、Na、Mn或Sn中的一種或幾種，N為Mn、Co、Zr或V中的一種或幾種，0≤x≤0.5，0≤m≤1，0≤n≤1，0≤y≤1。金屬元素M、N的原料為相應(yīng)金屬元素的納米氧化物、納米碳酸鹽、納米氫氧化物中的一種或幾種的組合。