[發(fā)明專利]一種鈦酸鋰負(fù)極材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510095080.8
• 申請(qǐng)日: 2015-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN104733710A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋宏芳;趙東輝;戴濤;周鵬偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市翔豐華科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/485;H01M4/62
• 代理公司: 廈門市新華專利商標(biāo)代理有限公司 35203
• 代理人: 徐勛夫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及負(fù)極材料領(lǐng)域技術(shù)，尤其是指一種鈦酸鋰負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

自?20?世紀(jì)?90?年代鋰離子二次電池進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用以來，負(fù)極材料先后經(jīng)歷了軟?/硬炭,石墨，鈦酸鋰以及硅碳等材料使用階段。目前鈦酸鋰負(fù)極材料已經(jīng)量產(chǎn)，但其壓實(shí)密度僅2.0g/cm3,放電平臺(tái)較高(1.5V)，比容量較低(約160mAh/g),且自身導(dǎo)電性不好(電導(dǎo)率?:10-9S/cm),?從而在?3C?領(lǐng)域應(yīng)用意義不大。而硅碳材料目前尚處于前期推廣階段。

從綜合性能上看，由于天然及人造石墨在可逆容量，制備制程，使用壽命，能量密度高，以及來源廣泛，經(jīng)濟(jì)性好等方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，因而石墨類電極材料是一種應(yīng)用最為廣泛的鋰電池用負(fù)極材料，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前石墨類負(fù)極在鋰電池中的使用量比例在?90％左右。即使在近期即將啟動(dòng)的電動(dòng)車鋰電池領(lǐng)域，石墨類負(fù)極材料依然是主要的候選材料之一。

現(xiàn)有技術(shù)已有對(duì)石墨類負(fù)極材料的顆粒表面進(jìn)行修飾或者是改性的方法。在已查閱的文獻(xiàn)中通常的改性方法主要有以下幾種。針對(duì)石墨類負(fù)極材料的導(dǎo)電性不好的特點(diǎn)，采用碳納米管或者是引入導(dǎo)電劑成分進(jìn)行改性。此種方法可在一定程度上改進(jìn)石墨材料的電子導(dǎo)電效果，但引入的碳納米管等導(dǎo)電材料會(huì)降低石墨材料的比容量及庫(kù)侖效率等。針對(duì)石墨負(fù)極顆粒表面要形成?SEI?膜?(Solid?electrolyte?interface?固體電解質(zhì)界面膜?)的改性方法有石墨表面氧化，在石墨表面包裹金屬?/?非金屬離子?(?如無定形炭，聚合物，堿金屬碳酸鹽?)?等基團(tuán)，以減少形成SEI膜時(shí)的鋰金屬消耗，以及形成更穩(wěn)定的?SEI?膜。

目前已有將鈦酸鋰應(yīng)用于石墨類負(fù)極材料的報(bào)到。文獻(xiàn)(于海英,王壘,梁曉麗石墨摻雜鈦酸鋰負(fù)極材料的合成及性能研究化工新型材料?2014(2))?研究了石墨摻雜鈦酸鋰負(fù)極材料的合成及電化學(xué)性能。

然而，目前鈦酸鋰負(fù)極材料普遍存在工藝復(fù)雜、循環(huán)性能與倍率充放電性能不好等問題，因此，開發(fā)一種工藝簡(jiǎn)單、循環(huán)性能與倍率充放電性能好、首次充放電效率高、制備成本低廉的鈦酸鋰負(fù)極材料制備方法是所屬領(lǐng)域的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種鈦酸鋰負(fù)極材料及其制備方法，其能有效解決能有效解決現(xiàn)有之鈦酸鋰負(fù)極材料工藝復(fù)雜、循環(huán)性能與倍率充放電性能不好等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案：

一種鈦酸鋰負(fù)極材料，由下列重量份的原料制成?：鈦酸鋰350～380、石墨40～50、鎵粉?4～5、銫粉?3～4、鈷酸鋰?4.3～5、氧化鈰?2～3、過硫酸銨?1～2、改性銀粉6～10；

所述改性銀粉由下列重量份的原料制成：銀粉?80～90、納米碳?3～4、木薯淀粉?3.5～4、鋁礬土3.5～4、硅藻土?3.2～3.9、甲基三乙氧基硅烷?2.4～3.2、碳化硅?3.4～4.2；將各原料混合均勻，加熱至?60～65℃，研磨?2～3?小時(shí)，分散均勻成粉體，送入煅燒爐中在?540～560℃下燒結(jié)?1～2小時(shí)即得。

一種鈦酸鋰負(fù)極材料的制備方法，由以下具體步驟制成：

（1）分散：將石墨、鎵粉、銫粉、鈷酸鋰、氧化鈰和過硫酸銨分散于溶劑中，超聲0.5～2h，得到混合漿料；

（2）研磨：將混合漿料使用砂磨機(jī)研磨1～5?h，研磨速度為500～2500?r/min，然后加入溶劑調(diào)節(jié)混合漿料的固體質(zhì)量含量至5～40%；

（3）包覆：將研磨過的混合漿料與鈦酸鋰加入高速攪拌機(jī)中，攪拌速度為500～2000?r/min，攪拌時(shí)間為2～3h；

（4）干燥：將步驟（3）所得物料使用噴霧干燥機(jī)干燥成粉，噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度為150～300?℃，出風(fēng)溫度為100～150?℃，恒流泵轉(zhuǎn)度?50～100?r/min；

（5）混合：將步驟（4）所得物料與改性銀粉混合，加入相當(dāng)于粉體總重量?4-5%?的聚乙烯蠟粉，攪拌均勻；

（6）微波加熱：將步驟（5）所得物料移至壓力為1～50?mPa高壓反應(yīng)釜中，然后將反應(yīng)釜放置在功率為600～2000w?的微波爐中，加熱10～600s，冷卻至室溫，得到所述鈦酸鋰負(fù)極材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)方案可知：