[發明專利]鋰電池專用納米鈦酸鋰復合材料

在審

• 申請號: 201711323223.1
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN109920981A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 柴春旺
• 申請（專利權）人: 廣西金茂鈦業有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種鋰電池專用納米鈦酸鋰復合材料，包括：二氧化鈦、鋁鹽、碳源、鋰鹽、鎂鹽，其中鈦、鋁、鎂、鋰、碳元素的摩爾比為5∶(0.05～0.3)∶(0.1～0.4)∶(4.95～4.7)∶(2～20)。

技術領域

本發明涉及鋰電池的制備領域，尤其是鈦酸鋰復合材料的生產領域。

背景技術

普通鋰離子電池有高比能量、高比功率、高能量轉換效率、長循環壽命等優點，但存在低溫時難以放電和充電等問題。而鈦酸鋰電池采用鈦酸鋰為負極材料，添加納米二氧化鈦為輔料，以及增加壓縮應變恒壓閥等核心技術，是一種安全、環保、長壽命的新一代鋰電池產品，無論在性能以及體積比上都大大超越了其他鋰電池。普通鋰電池在0℃以下充放電能力很低，無法正常工作，納米鈦酸鋰電池在-30℃到55℃的情況下，充放電往返能量轉化效率在86％～91％以上，性能十分優越。普通鋰離子電池充放電循環壽命在5000次左右，納米鈦酸鋰電池循環壽命可達20000次以上，使用期限超過15年。目前，該鈦酸鋰電池已廣泛應用于電動汽車、電動自行車、電動叉車、搬運車、巡邏車、觀光車，將來還可用于對電池安全性要求較高的電動大巴、礦用工程車以及軍用和航天等領域。

但在生產鈦酸鋰電池工藝中，對二氧化鈦、鈦酸鋰復合材料的要求很高，需要二氧化鈦達到納米級水平。但現有技術中生產的二氧化鈦、鈦酸鋰復合材料在粒度、純凈度等因素上很難達到應用在鈦酸鋰電池的需求，難以大規模生產，停留在實驗室級別。本發明的目的針對現有技術存在的問題，對現有技術進行改進，提高鋰電池專用鈦酸鋰復合材料的工業化制備的成品率。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的提供一種鋰電池專用納米鈦酸鋰復合材料，包括：二氧化鈦、鋁鹽、碳源、鋰鹽、鎂鹽，其中鈦、鋁、鎂、鋰、碳元素的摩爾比為5∶(0.05～0.3)∶(0.1～0.4)∶(4.95～4.7)∶(2～20)。

其鋰電池專用納米鈦酸鋰復合材料的制造步驟為：步驟1、粉碎；步驟2、酸解；步驟3、沉降；步驟4、結晶；步驟5、水解；步驟6、一次水洗；步驟7、漂白；步驟8、二次水洗；步驟9、晶種的制備；步驟10、鹽處理；步驟11、煅燒；步驟12、粉碎；步驟13、鈦酸鋰復合材料的合成；步驟14、三洗；步驟15、壓干；步驟16、閃蒸干燥；步驟17、微米粉碎；步驟18、選粉分級；步驟19、脈沖除塵。

其中步驟5：將處理過的晶種注入水解槽中進行水解，鈦液中的硫酸氧鈦在加熱的條件下，通過活性晶種的誘導進行水解，制成具有一定粒徑的水合二氧化鈦。

5.1、把配好的鈦液計量好分別打入水解預熱鍋和晶種鈦液槽，當液面到達攪拌槳時，即開啟預熱鍋攪拌，把配好濃度的液堿計量好打進晶種堿液槽備用。

5.2、打完料后，打開預熱鍋蒸汽進口閥，給鈦液升溫，升溫終點溫度控制在96℃，等待加晶種。當預熱鍋鈦液溫度升到75℃時，打開晶種鈦液槽蒸汽進口閥，給晶種鈦液升溫；接著打開液堿槽蒸汽進口閥給液堿升溫至85℃，并保持此溫度；待晶種鈦液升溫至85℃時，啟動晶種制作槽攪拌，打開液堿槽放料閥把液堿快速放進晶種制作槽，接著打開晶種鈦液槽放料閥使晶種鈦液和液堿在晶種制作槽里中和，放完晶種鈦液后繼續加熱晶種制作槽里的物料至96℃時停止加熱，快速檢測其穩定性，當穩定性在130ml時快速打開晶種制作槽出口閥，把制作好的晶種快速放進預熱到96℃的預熱鍋鈦液里。讓預熱鍋的鈦液升溫到96℃再等晶種做好，不能讓晶種制好等鈦液升溫，否則晶種穩定性會急劇下降，影響整鍋質量。

5.3、加完晶種后攪拌10分鐘，打開水解鍋進口閥，打開預熱鍋放料閥，把預熱鍋的鈦液放到水解鍋里，同時啟動水解鍋攪拌。

5.4、待預熱鍋鈦液放到水解鍋后，打開水解鍋直接蒸汽進口閥，開始水解升溫。

5.5、水解鈦液一次沸騰后(從升溫到沸騰的時間要求≤28分鐘)，調小蒸汽，防止過渡沸騰；當水解達到1∶1發白時，停蒸汽、停攪拌保溫30分鐘。