[發明專利]一種碳/鈦酸鋰復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810340114.9
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108565427B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 秦家成
• 申請（專利權）人: 合肥國軒電池材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 韓燕;金凱

1.一種碳/鈦酸鋰復合材料的制備方法，其特征在于：具體包括有以下步驟：

（1）、將鋰源和鈦源按照鋰和鈦的摩爾比為0.82—0.88:1進行配比；

（2）、將充分研磨的鋰源緩慢加入到溶有鈦源的無水乙醇中并高速攪拌保證研磨后的鋰源粉末小顆粒不發生沉降；

（3）、潤濕的壓縮空氣輸入到攪拌液中進行鼓泡至溶液完全呈現乳白色；

（4）、向步驟（3）得到的乳白色混濁液中緩慢滴加純水至固體質量分數為20—30%，持續攪拌至鈦源完全分解并與鋰源充分混合，制得均勻漿料；

（5）、將均勻漿料于200—300℃下噴霧干燥得到鈦酸鋰前驅體粉體；

（6）、將鈦酸鋰前驅體粉體在有氧氣氛中燒結，其中，恒溫燒結溫度為320—900℃，恒溫燒結時間為6—15小時，有氧氣氛中燒結制得的鈦酸鋰一次顆粒尺寸為300—400nm，一次顆粒呈團聚體狀態；

（7）、將步驟（6）燒結出的鈦酸鋰經高速研磨后與溶有碳源的水溶液混合得混合漿料，其中，碳源與研磨后的鈦酸鋰摩爾比為0.8-8%；

（8）、將混合漿料于200—300℃下噴霧干燥得到碳/鈦酸鋰前驅體粉體；

（9）、將碳/鈦酸鋰前驅體粉體在無氧氣氛或無氧兼還原氣氛中燒結得到碳/鈦酸鋰復合材料，其中，恒溫燒結溫度為650—800℃，恒溫燒結時間為6—10小時；經無氧兼還原氣氛燒結碳包覆后的碳/鈦酸鋰顆粒尺寸為300—500nm，無氧兼還原氣氛燒結碳包覆有利于降低復合材料的pH值，反應過程中構建了Ti⁴⁺/Ti³⁺電荷補償系統，進一步提高材料的電子導電性、容量釋放能力、倍率性能以及循環穩定性。

2.根據權利要求1所述的一種碳/鈦酸鋰復合材料的制備方法，其特征在于：所述的鋰源選用碳酸鋰、氫氧化鋰、草酸鋰、氟化鋰中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的一種碳/鈦酸鋰復合材料的制備方法，其特征在于：所述的鈦源選用鈦酸四丁酯、鈦酸正丙酯、鈦酸乙酯、縮鈦酸丁酯、鈦酸四異丙酯中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的一種碳/鈦酸鋰復合材料的制備方法，其特征在于：所述的步驟（3）中的潤濕的壓縮空氣是由氣體增壓泵提供的壓縮氣體經純水凈化潤濕后形成并通入攪拌液中，通過氣體減壓閥控制氣體鼓泡速率為60—120泡/min，鼓泡時間為3—10小時，從而實現鈦源分解均勻包裹鋰源顆粒。

5.根據權利要求1所述的一種碳/鈦酸鋰復合材料的制備方法，其特征在于：所述的碳源選用食品級蔗糖、葡萄糖、麥芽糖、果糖中的至少一種。

6.根據權利要求1所述的一種碳/鈦酸鋰復合材料的制備方法，其特征在于：所述的步驟（6）中燒結用的有氧氣氛為潔凈壓縮空氣；所述的步驟（9）無氧氣氛或無氧兼還原氣氛中的無氧氣氛為氮氣、氬氣、氦氣中的至少一種，所述的無氧兼還原氣氛中的還原氣氛為氫氣。

7.根據權利要求1所述的一種碳/鈦酸鋰復合材料的制備方法，其特征在于：所述的步驟（4）持續攪拌的時間為2—5小時。

8.根據權利要求1所述的一種碳/鈦酸鋰復合材料的制備方法，其特征在于：所述的步驟（6）中，先升溫至320—420℃保溫燒結2—3h，再以5℃/min的升溫速率升至800-900℃保溫燒結11—12h。