[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?zhí)枺?/td>: 201710393312.7
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107275598B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毛方會;楊玉潔
• 申請（專利權(quán)）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
• 代理公司: 11394 北京卓恒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 陳益思

本發(fā)明屬于儲能研究領(lǐng)域，特別涉及一種鈦酸鋰負(fù)極材料，所述鈦酸鋰負(fù)極材料包括核結(jié)構(gòu)和殼結(jié)構(gòu)，所述核結(jié)構(gòu)具有由納米一次顆粒均勻分散于導(dǎo)電劑后緊密堆積而成的二次顆粒結(jié)構(gòu)，所述納米一次顆粒包括納米鈦酸鋰顆粒；并且所述納米鈦酸鋰顆粒之間、所述導(dǎo)電劑之間以及所述納米鈦酸鋰顆粒與所述導(dǎo)電劑之間均分布有導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，且所述導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)與所述納米鈦酸鋰顆粒及所述導(dǎo)電劑緊密連接,從而確保該鈦酸鋰負(fù)極材料具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲能材料技術(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，自其誕生以來，便給儲能領(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?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、向鈦酸鋰材料顆粒中加入具有優(yōu)良導(dǎo)電性能的導(dǎo)電材料等等，以提高鈦酸鋰材料整體顆粒的導(dǎo)電性能；同時采用包覆技術(shù)，減少材料制備成電池后再使用過程中產(chǎn)氣問題。

然而納米結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰顆粒極易團(tuán)聚，分散難度大；而常用的導(dǎo)電劑材料，通常尺寸均較小(納米級)，且比表面積較大，分散難度更大。但時，要最大化導(dǎo)電劑的導(dǎo)電效果以及制備性能更加優(yōu)良的鈦酸鋰二次顆粒材料，必須確保納米鈦酸鋰顆粒與導(dǎo)電劑均勻分散。同時，納米結(jié)構(gòu)鈦酸鋰材料與導(dǎo)電劑之間的接觸面積較小、縫隙較大，因此接觸電阻相對較大、容易與電解液接觸產(chǎn)生氣體，制備出來的電池內(nèi)阻較高、使用過程中產(chǎn)氣量更大，從而影響鈦酸鋰負(fù)極材料的電化學(xué)性能。

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，其能夠?qū)煞N分散難度均較大的材料(納米鈦酸鋰顆粒、導(dǎo)電劑)均勻分散，同時確保兩者之間緊密連接在一起，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

本發(fā)明的目的之一在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種鈦酸鋰負(fù)極材料，其能夠?qū)煞N分散難度均較大的材料(納米鈦酸鋰顆粒、導(dǎo)電劑)均勻分散，同時確保兩者之間緊密連接在一起，從而制備得到性能優(yōu)良的鈦酸鋰負(fù)極材料，從而確保該鈦酸鋰負(fù)極材料具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鈦酸鋰負(fù)極材料，所述鈦酸鋰負(fù)極材料包括核結(jié)構(gòu)和殼結(jié)構(gòu)，所述核結(jié)構(gòu)具有由納米一次顆粒均勻分散于導(dǎo)電劑后緊密堆積而成的二次顆粒結(jié)構(gòu)，所述納米一次顆粒包括納米鈦酸鋰顆粒；并且所述納米鈦酸鋰顆粒之間、所述導(dǎo)電劑之間以及所述納米鈦酸鋰顆粒與所述導(dǎo)電劑之間均分布有導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，且所述導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)與所述納米鈦酸鋰顆粒及所述導(dǎo)電劑緊密連接。

作為本發(fā)明鈦酸鋰負(fù)極材料的一種改進(jìn)，所述導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)由高分子材料碳化得到；所述高分子材料在碳化之前，均勻的分布于所述納米鈦酸鋰顆粒及所述導(dǎo)電劑之間，并將所述納米鈦酸鋰顆粒與所述導(dǎo)電劑緊密粘接在一起；所述導(dǎo)電劑、所述導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)分別占所述核結(jié)構(gòu)質(zhì)量比例的x％、y％,0.02≤x≤10,0.1≤y≤5；導(dǎo)電劑及導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)組分含量過低，無法起到有效降低材料內(nèi)阻的作用；含量過高，制備出來的材料容量低、壓實密度小，且較為蓬松，納米顆粒間縫隙較大，制備出來的電池在使用過程中，容易產(chǎn)氣。