[發明專利]改性鈦酸鋰負極材料、制備方法及鈦酸鋰電池

有效

• 申請號: 201711023286.5
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107910498B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 俞曉峰;顧志華;周碩;萬亞坤;楊淑娟;張改彥;趙秀云
• 申請（專利權）人: 風帆有限責任公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/36;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/058;B82Y30/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;周曉萍

1.一種改性鈦酸鋰負極材料，為顆粒體結構，其特征在于：所述顆粒體的外層為石墨烯復合Al(OH)₃二次包覆層，石墨烯復合Al(OH)₃二次包覆層包覆二次鈦酸鋰顆粒，二次鈦酸鋰顆粒由多個一次鈦酸鋰顆粒團聚而成，各一次鈦酸鋰顆粒的外層為石墨烯一次包覆層，石墨烯復合Al(OH)₃二次包覆層中的Al(OH)₃顆粒呈孤島狀分布；

所述二次鈦酸鋰顆粒的粒徑為5～15微米，二次包覆層的厚度為1-100nm，一次鈦酸鋰顆粒的粒徑為20～500nm，一次包覆層的厚度為1-50nm；

改性鈦酸鋰負極材料的制備方法，按照下述步驟進行：

a、按照重量百分比取97.0-99.8％粒徑20-500納米的鈦酸鋰材料、按石墨烯干粉量0.1-2％計的石墨烯分散液、0.1-1％的PEG和溶劑NMP加入砂磨混料機中，進行球磨混合2-5h，得到分散良好的納米鈦酸鋰顆粒和石墨烯的混合漿料；

b、混合漿料經噴霧干燥機進行噴霧造粒，得到由一次鈦酸鋰顆粒團聚成球形的二次鈦酸鋰顆粒前驅體；

c、將二次鈦酸鋰顆粒前驅體在惰性氣體N₂的燒結爐中，300-500℃低溫下煅燒1-5小時，防止二次鈦酸鋰顆粒前驅體破裂；

d、按照重量百分比取燒結后的二次顆粒鈦酸鋰前驅體97.5-99.9％、石墨烯粉0.05-2％、Al(OH)₃粉0.05-0.5％，用融合機進行融合0.5-2h，使石墨烯復合Al(OH)₃均勻覆蓋在二次鈦酸鋰顆粒表面，所述Al(OH)₃粉的粒徑為20-200nm；

e、將融合處理后的顆粒材料在烘箱內進行低溫100℃、時間2h以上干燥處理后真空包裝得到石墨烯復合Al(OH)₃二次包覆的改性鈦酸鋰負極材料。

2.一種采用權利要求1所述的改性鈦酸鋰負極材料的鈦酸鋰電池，由正極極片、負極極片經輥壓、分條、裁切后與隔離膜進行疊片制成電芯，其特征在于：所述負極極片按照下述方法制備：

按照質量百分比稱取85～95％的改性鈦酸鋰負極材料、2～10％的導電劑和2～10％的粘結劑，將上述材料投入高速攪拌分散機均勻分散在N-甲基吡咯烷酮溶劑中，高速攪拌分散2～20小時后，抽真空，過篩得到負極漿料；將負極漿料經鋰離子電池用涂布機涂覆在厚度為10～20μm的集流體上，烘烤后得到負極極片；

所述正極極片按照下述方法制備：

按照質量百分比稱取85～95％的正極活性物質、1～8％的導電劑和1～5％的粘結劑，將上述材料投入高速攪拌分散機均勻分散在N-甲基吡咯烷酮溶劑中，高速攪拌分散2～10小時后，抽真空，過篩得到正極漿料；將正極漿料用涂布機涂覆在厚度為12～20μm的鋁集流體上，烘烤后得到正極極片。

3.根據權利要求2所述的鈦酸鋰電池，其特征在于：正極活性物質為鈷酸鋰、NCM三元材料、錳酸鋰中的任何一種或幾種；導電劑為導電炭黑、導電石墨、碳納米管和石墨烯中的一種或組合；粘結劑為聚偏四氟乙烯。

4.根據權利要求3所述的鈦酸鋰電池，其特征在于：所述鋁集流體為厚度10～20μm的鋁箔或涂炭鋁箔中的一種。

5.根據權利要求4所述的鈦酸鋰電池，其特征在于：所述隔離膜為孔隙率40％以上、Gurley值為200s/100ml以下的隔離膜。