[發明專利]一種電池、電池電極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710327610.6
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107134569A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 付爭兵;杜軍;丁瑜;王鋒
• 申請（專利權）人: 湖北工程學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 李進

技術領域

本發明涉及鋰離子電池電極材料的制備技術領域，且特別涉及一種電池、電池電極材料及其制備方法。

背景技術

鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)作為鋰離子電池負極材料具有電位高、不與電解液發生反應、零應變和化學擴散快等優點，是有潛力的動力型鋰離子電池負極材料，但是高倍率性能差是影響其商業化應用的關鍵因素之一。目前提高Li₄Ti₅O₁₂倍率性能的方法主要有減小粒徑、高電價離子摻雜和引入高導相等，但是這些方法會導致Li₄Ti₅O₁₂材料低溫高倍率環境下的電化學性能不佳、循環性和安全性差等缺陷。因此基于Li₄Ti₅O₁₂制備復合材料以改善其倍率性能是很有必要的。

二氧化鈦(TiO₂)結構穩定，作為電極材料使用時有優良的倍率和循環性能，另外TiO₂與Li₄Ti₅O₁₂在脫嵌鋰反應中都涉及到Ti³⁺/Ti⁴⁺的電對反應，電壓平臺匹配性較好，因此二氧化鈦摻雜鈦酸鋰制備的復合材料可望獲得良好的電化學性能。

然而，在溶膠-凝膠法制備鈦酸鋰的過程中，往往制備出來的電極材料的性能不佳。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種電池電極材料的制備方法，該制備方法科學合理，簡單易行。

本發明的第二目的在于提供一種電池電極材料，此電池電極材料具有充放電反應可逆性好、循環性能優異、化學反應活性高的特點。

本發明的第三目的在于提供一種電池，此電池具有充放電反應可逆性好、循環性能優異、化學反應活性高的特點。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

本發明提出一種電池電極材料的制備方法，將鈦酸四正丁酯溶于無水乙醇得到第一溶液；向第一溶液中加入有機酸得到第二溶液；在攪拌下，將乙酸鋰溶液緩慢滴入到第二溶液中，同時調節pH至3～4；靜置、干燥后得到前驅體；將前驅體在無氧環境下受熱；鈦酸四正丁酯、有機酸、乙酸鋰的物質的量的比為：4～6:5～12.5:4～5。

本發明提出一種電池電極材料，由上述制備方法制成。

本發明提出一種電池，由上述電池電極材料制成。

本發明提出的一種電池電極材料及其制備方法的有益效果是：

二氧化鈦自身結構穩定，有良好倍率和循環性能，摻雜到鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)中，可以提高Li₄Ti₅O₁₂的倍率和循環性能。該制備方法通過合理且嚴格地控制各項參數，在制備鈦酸鋰的過程中，能夠只得到單一礦相的二氧化鈦(銳鈦礦型二氧化鈦)。制備出來的電池電極材料和電池具有充放電反應可逆性好、循環性能優異、化學反應活性高的特點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施方式的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本發明實施例6所制得的Li₄Ti₅O₁₂/A-TiO₂/C電池電極材料的X-射線衍射圖；

圖2是本發明實施例6所制得的Li₄Ti₅O₁₂/A-TiO₂/C電池電極材料的熱失重圖；

圖3是本發明實施例6所制得的Li₄Ti₅O₁₂/A-TiO₂/C電池電極材料的第一視角的透射電鏡圖；

圖4是本發明實施例6所制得的Li₄Ti₅O₁₂/A-TiO₂/C電池電極材料的第二視角的透射電鏡圖；