[發明專利]鈦酸鋰負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710391330.1
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107180956B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 毛方會;楊玉潔
• 申請（專利權）人: 廣東燭光新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 陳益思

1.一種鈦酸鋰負極材料，包括核結構和殼結構，其特征在于，所述核結構為二次顆粒結構，且其中包括具有多孔結構的主導電網絡以及填充于所述主導電網絡的孔結構中的納米一次顆粒；所述主導電網絡之間存在較強的鍵合力作用；并且通過所述鍵合力將所述納米一次顆粒緊密的鎖定于所述主導電網絡的孔結構中，所述納米一次顆粒中含有鈦酸鋰顆粒；

其制備方法主要包括如下步驟：

步驟1，前驅體制備：將一次顆粒均勻的分散于溶劑中，得到前驅體；步驟2，改性主導電網絡結構制備：將具有多孔結構的主導電網絡結構置于氧化環境中，接枝官能團，得到改性后的主導電網絡結構；步驟3，填充：將步驟1制得的前驅體填充進入改性主導電網絡結構中；步驟4，閉口：置于還原環境下，促使接枝在主導電網絡結構上的官能團發生反應，生成強鍵合力，將多孔主導電網絡結構中的孔結構密封或部分密封；步驟5，將步驟4的產物進行包覆、碳化即得到成品鈦酸鋰負極材料；

步驟3所述的填充過程為：

將多孔主導電網絡結構材料作預處理，所述預處理包括表面活化或/和添加表面活性劑；

填充之前，將多孔主導電網絡結構材料置于真空環境中抽真空，排出孔結構中的空氣，為前驅體的填充騰出空間，之后置于前驅體漿料中開始填充；

填充過程中，施加壓強，將前驅體擠壓進入孔洞中；提高溫度，降低前驅體的粘度；增加機械擾動，打開孔洞口；

提供強鍵合力的鍵的類別為氫鍵或/和化學鍵；構成所述氫鍵或/和化學鍵的含氧官能團的質量占整個主導電網絡的質量的1％～40％。

2.一種權利要求1所述的鈦酸鋰負極材料，其特征在于，所述主導電網絡具有柔韌性，且所述主導電網絡內部含有官能團；所述氫鍵或/和化學鍵由所述主導電網絡內部的含氧官能團反應而得到。

3.一種權利要求1所述的鈦酸鋰負極材料，其特征在于，所述主導電網絡為開口石墨烯結構、開口膨脹石墨結構、蠕蟲狀石墨烯結構中的至少一種；所述納米一次顆粒包含有納米鈦酸鋰負極顆粒；所述主導電網絡與所述一次顆粒之間還分布有輔導電網絡，所述輔導電網絡將所述主導電網絡與所述納米一次顆粒緊密連接在一起。

4.一種權利要求3所述的鈦酸鋰負極材料，其特征在于，所述納米一次顆粒還包括非納米鈦酸鋰負極顆粒；所述非納米鈦酸鋰負極顆粒為天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳、硅碳負極顆粒、錫基負極材料、過渡金屬氮化物、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金中的至少一種；所述輔導電網絡由高分子材料碳化得到；所述高分子材料由高分子單體原位聚合得到；所述輔導電網絡中，還包括超級導電碳、科琴黑、碳納米管、石墨烯、乙炔黑中的至少一種。

5.一種權利要求1所述的鈦酸鋰負極材料，其特征在于，步驟1所述的一次顆粒表面經過改性成為官能團化一次顆粒，所述官能團為羧基或/和羥基；步驟2所述接枝的官能團包括羧基、羥基、環氧基、羰基、硝基中的至少一種；步驟4所述還原環境包括添加還原劑或/和直接水熱還原。

6.一種權利要求1所述的鈦酸鋰負極材料，其特征在于，步驟1中還添加有聚合物單體，即將一次顆粒、聚合物單體混合后捏合，得到聚合物單體均勻的分散于納米一次顆粒表面的前驅體；此時，需要在步驟3之后進行聚合反應，所述聚合反應為將步驟3的產物，置于引發劑存在的環境中，促使分散于一次顆粒表面的聚合物單體聚合，得到高分子聚合物。