[發明專利]鈦酸鋰負極材料的制備方法及采用該方法制備得到的鈦酸鋰負極材料

有效

• 申請號: 201710392714.5
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107275596B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 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;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 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

本發明屬于儲能研究領域，特別涉及一種鈦酸鋰負極材料及其制備方法，所述鈦酸鋰負極材料包括核結構和殼結構，所述殼結構均勻包覆于所述核結構表面，所述殼結構厚度為h，h≤100nm。所述鈦酸鋰負極材料制備方法包括：步驟1，配制含有石墨烯的包覆層漿料，噴霧進入包覆室，并使得形成的顆粒帶有電荷，且每個顆粒的帶電量為Q1；步驟2，將核結構組分噴入包覆室，并使得其表面帶有與步驟1所述顆粒相反的電荷，且每個顆粒的帶電量為Q2；步驟3，包覆反應：調節包覆室內的氣流，使得步驟1的顆粒均勻的包覆于步驟2所述的核結構表面；步驟4，進行后處理得到成品鈦酸鋰顆粒；從而制的性能優良的鈦酸鋰負極材料。

技術領域

本發明屬于儲能材料技術領域，特別涉及一種鈦酸鋰負極材料的制備方法及采用該方法制備得到的鈦酸鋰負極材料。

背景技術

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、重量輕等優勢，自其誕生以來，便給儲能領域帶來了革命性的變化，被廣泛應用于各種便攜式電子設備和電動汽車中。然而隨著人們生活水平的提高，更高的用戶體驗對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(比如零下三十攝氏度)內使用等；為了解決上述問題必須尋找新的性能更加優異的電極材料。

目前商業化的鋰離子電池負極材料主要為石墨，但因其充放電速度慢(一般充放電速度在1C以內)，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、更寬溫度范圍內使用的負極材料的開發迫在眉睫。作為鋰離子電池負極材料，鈦酸鋰一直備受關注：其充放電速度可以在10C以上，且-30℃時仍然能夠發揮出較為理想的容量，因此是新一代快充負極材料的最優選擇之一。

但是由于鈦酸鋰材料顆粒本身導電性能差、組裝成電池后電池的內阻較大，且在充放電過程中，容易產生氣體從而影響電池的使用，限制了其更廣泛的應用。為了解決上述問題，現有技術主要有鈦酸鋰顆粒納米化、或者在鈦酸鋰負極材料表面進行包覆，在穩定材料結構的同時，還能阻隔鈦酸鋰材料與電解液直接接觸，避免電池在循環過程中產生大量氣體；從而在改善電池循環性能的同時，解決鈦酸鋰電池產氣問題。

由于石墨烯材料具有獨特的柔性二維平面結構，其本身是一種優良的包覆材料，可以包覆于鈦酸鋰負極材料的表面。但是石墨烯片層本身反應活性較低，很難均勻有效的包覆在鈦酸鋰核結構的表面。

有鑒于此，確有必要提出一種鈦酸鋰負極材料的制備方法及采用該方法制備得到的鈦酸鋰負極材料，既可發揮出石墨烯的最大優勢，又能均有有效的將石墨烯片層包覆于鈦酸鋰核結構表面，從而制備得到性能優良的鈦酸鋰負極材料。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，而提供的一種鈦酸鋰負極材料及其制備方法，所述鈦酸鋰負極材料包括核結構和殼結構，所述殼結構均勻包覆于所述核結構表面，所述殼結構厚度為h，h≤100nm。所述鈦酸鋰負極材料制備方法包括：步驟1，配制含有石墨烯的包覆層漿料，噴霧進入包覆室，并使得形成的顆粒帶有電荷，且每個顆粒的帶電量為Q1；步驟2，將核結構組分噴入包覆室，并使得其表面帶有與步驟1所述顆粒相反的電荷，且每個顆粒的帶電量為Q2；步驟3，包覆反應：調節包覆室內的氣流，使得步驟1的顆粒均勻的包覆于步驟2所述的核結構表面；步驟4，進行后處理得到成品鈦酸鋰顆粒；制備得到的鈦酸鋰負極材料具有非常薄的包覆層，因此其對離子傳輸的阻礙作用較低，得到的鈦酸鋰材料具有優良的電化學性能。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鈦酸鋰負極材料制備方法包括：主要包括如下步驟：

步驟1，配制含有石墨烯的包覆層漿料，噴霧進入包覆室，并使得形成的顆粒帶有電荷，且每個顆粒的帶電量為Q1；

步驟2，將核結構組分噴入包覆室，并使得其表面帶有與步驟1所述顆粒相反的電荷，且每個顆粒的帶電量為Q2，所述核結構組分包括鈦酸鋰顆粒；