[發(fā)明專利]一種鈦酸鋰負(fù)極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710392701.8
• 申請(qǐng)日: 2017-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN107230786B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛方會(huì);楊玉潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東燭光新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/485
• 分類號(hào): H01M4/485;H01M4/587;H01M4/62;H01M4/36;H01M10/0525
• 代理公司: 北京卓恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 陳益思

本發(fā)明屬于儲(chǔ)能材料研究領(lǐng)域，特別涉及一種鈦酸鋰負(fù)極材料，所述鈦酸鋰負(fù)極材料顆粒直徑為D₁，由核結(jié)構(gòu)、第1包覆層、第2包覆層、……、第n包覆層、低n+1包覆層組成(n≥2)；所述核結(jié)構(gòu)、第1包覆層、第2包覆層、……、第n包覆層、第n+1包覆層中，鈦酸鋰顆粒組分含量分別為x₀％、x₁％、……、x_n％、x_n+1％，1≥x₀％≥x₁％≥……≥x_n％≥x_n+1％≥0；所述核結(jié)構(gòu)、第1包覆層、第2包覆層、……、第n包覆層、第n+1包覆層中，輔助組分含量分別為y₀％、y₁％、……、y_n％、y_n+1％；且y₀％≤y₁％≤……≤y_n％，2≤n。該結(jié)構(gòu)將容量更高、性能更穩(wěn)定的輔助性組分置于顆粒的更表層，高倍率、但與電解液接觸后容易發(fā)生負(fù)反應(yīng)的鈦酸鋰組分置于顆粒內(nèi)部，可以同時(shí)發(fā)揮出輔助材料的特殊功能(如高容量、高穩(wěn)定性能等)以及鈦酸鋰負(fù)極材料的高倍率特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲(chǔ)能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鈦酸鋰負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池以其快速充放電、低溫性能好、比能量大、自放電率小、體積小、重量輕等優(yōu)勢(shì)，自其誕生以來，便給儲(chǔ)能領(lǐng)域帶來了革命性的變化，被廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽車中。然而隨著人們生活水平的提高，更高的用戶體驗(yàn)對(duì)鋰離子電池提出了更高的要求：更加快速的充放電(比如5C甚至10C)、更廣闊的溫度范圍(比如零下三十?dāng)z氏度)內(nèi)使用等；為了解決上述問題必須尋找新的性能更加優(yōu)異的電極材料。

目前商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料主要為石墨，但因其充放電速度慢(一般充放電速度在1C以內(nèi))，且低溫性能較差(使用溫度一般在-10℃以上)，已不能滿足用戶的迫切需求；因此，更高充放電速度、更寬溫度范圍內(nèi)使用的負(fù)極材料的開發(fā)迫在眉睫。作為鋰離子電池負(fù)極材料，鈦酸鋰一直備受關(guān)注：其充放電速度可以在10C以上，且-30℃時(shí)仍然能夠發(fā)揮出較為理想的容量，因此是新一代快充負(fù)極材料的最優(yōu)選擇之一。

但是由于鈦酸鋰材料顆粒本身導(dǎo)電性能差、組裝成電池后電池的內(nèi)阻較大，且在充放電過程中，容易產(chǎn)生氣體從而影響電池的使用，限制了其更廣泛的應(yīng)用。為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)主要有鈦酸鋰顆粒納米化、或者在鈦酸鋰負(fù)極材料表面進(jìn)行包覆，在穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還能阻隔鈦酸鋰材料與電解液直接接觸，避免電池在循環(huán)過程中產(chǎn)生大量氣體；從而在改善電池循環(huán)性能的同時(shí)，解決鈦酸鋰電池產(chǎn)氣問題；同時(shí)，鈦酸鋰材料本身的克容量較低，且與金屬鋰做對(duì)電極時(shí)電壓平臺(tái)較高，作為負(fù)極材料時(shí)將拉低全電池的電壓，導(dǎo)致全電池的能量密度低；以上問題均限制了其更為廣闊的應(yīng)用。

有鑒于此，確有必要提出一種鈦酸鋰負(fù)極材料及其制備方法，其可以完美發(fā)揮出鈦酸鋰高倍率性能，又能提高其組裝的全電池的能量密度，從而制備得到性能優(yōu)良的鈦酸鋰負(fù)極材料。

發(fā)明內(nèi)容