[發明專利]一種鋯鉬釩包覆鈦酸鋰復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710997148.0
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107946550B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 彭家興;李道聰;劉興亮
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 段曉微;葉美琴

本發明公開了一種鋯鉬釩包覆鈦酸鋰復合材料的制備方法，包括以下步驟：將鋰源、鈦源加入第一分散劑中進行球磨分散，真空干燥，接著預燒結，然后煅燒，冷卻得到預制料；將硝酸氧鋯、鉬酸銨、偏釩酸銨和預制料加入第二分散劑中進行球磨分散，烘干，煅燒，冷卻得到鋯鉬釩包覆鈦酸鋰復合材料。本發明還公開了一種鋯鉬釩包覆鈦酸鋰復合材料。本發明工藝簡單，易于工業化生產，并且所得鋯鉬釩(ZrMo_1.5V_0.5O_7.75)均勻包覆鈦酸鋰復合材料減少電池產氣和高溫體積膨脹，減少鈦酸鋰負極材料高溫存儲失效，提高其高倍率循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池負極材料技術領域，尤其涉及一種鋯鉬釩包覆鈦酸鋰復合材料及其制備方法。

背景技術

伴隨能源危機和人們對于環境問題的日益關注，尋找可再生綠色能源成為科學研究的重要發展方向。作為清潔能源器件，鋰離子電池具有體積小、重量輕、使用壽命長等優點，廣泛應用于便攜式電子產品，也是理想的電動汽車動力電池之一。

鋰離子電池研究的關鍵是電極材料的選取。碳材料由于其儲量豐富，循環穩定性好，性價比高，是商業鋰離子電池中最廣泛應用的負極材料。但兩大缺點制約著碳材料在鋰離子電池市場上的進一步發展：一是在充放電過程中，鋰離子脫嵌會引起碳電極材料的體積膨脹與收縮，長時間的使用可能使電極材料晶體結構發生坍塌，進而引起電池容量降低；二是碳電極在脫嵌鋰過程中電位接近金屬鋰，當電池過充時在表面容易形成鋰枝晶，引起電池內部短路，因而具有潛在的安全隱患。

因此，尋找安全可靠的負極材料勢在必行。各類新型負極材料包括鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)、Si-Li₄Ti₅O₁₂復合材料、硅、多種過渡金屬氧化物(如TiO₂、Co₃O₄、MnO、Fe₂O₃、Fe₃O₄及Cr₂O₃)等受到了廣泛的關注。其中鈦酸鋰是最具發展前景的鋰離子電池負極材料之一。與碳材料相比，鈦酸鋰脫嵌鋰平臺電位較高(1.55V vs Li/Li⁺)，可避免鋰枝晶的產生，保障了電池的安全性；其理論比容量為175mAh/g，具有平穩的放電平臺，容量利用率較高；被稱為“零應變”材料，充放電過程中無明顯體積變化，能夠避免電極材料因反復脹縮而導致的結構破壞，具有穩定的循環性能。除此之外，鈦酸鋰具有高熱穩定性。

盡管Li₄Ti₅O₁₂存在上述諸多優點，但同時也存在著一些不足，如能量密度低、振實密度低、循環/儲存過程中脹氣等。目前，對Li₄Ti₅O₁₂電池電化學性能的改善主要集中在碳包覆、與碳或合金粉末復合、元素摻雜、二次造粒、減小顆粒尺寸等。對Li₄Ti₅O₁₂粉末顆粒形貌進行控制可以提高粉末的振實密度。但目前Li₄Ti₅O₁₂基電池最大的缺點是其存儲和循環過程中脹氣，以Li₄Ti₅O₁₂為負極的不同電池體系在循環或存儲的過程中均存在脹氣，其高溫脹氣行為嚴重制約了Li₄Ti₅O₁₂電池的商業化進程。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種鋯鉬釩包覆鈦酸鋰復合材料及其制備方法，工藝簡單，易于工業化生產，并且所得鋯鉬釩(ZrMo_1.5V_0.5O_7.75)均勻包覆鈦酸鋰復合材料減少電池產氣和高溫體積膨脹，減少鈦酸鋰負極材料高溫存儲失效，提高其高倍率循環性能。