[發明專利]一種鈦酸鑭鋰包覆的硅碳負極材料制備方法

在審

• 申請號: 201810379728.8
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN110400914A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 詹世英;董宏波;張正;馬美品;李海軍;蔡惠群
• 申請（專利權）人: 銀隆新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62
• 代理公司: 深圳市合道英聯專利事務所(普通合伙) 44309
• 代理人: 廉紅果;侯峰

本發明公開了一種鈦酸鑭鋰包覆的硅碳負極材料制備方法，其步驟為：步驟1、將硅材料和碳材料預混后進行研磨，獲得硅碳材料混合物；步驟2、配制鈦酸鑭鋰混合物溶液；步驟3、將步驟1獲得的硅碳材料混合物加入到步驟2配制的鈦酸鑭鋰混合物溶液中進行高速分散，獲得懸濁液；步驟4、將步驟3獲得的懸濁液通過噴霧干燥法制成球狀顆粒粉末前驅體；步驟5、對步驟4制得的前驅體進行高溫燒結后自然冷卻至室溫，即成。本發明一種鈦酸鑭鋰包覆的硅碳負極材料制備方法，其采用鈦酸鑭鋰化合物作為碳硅負極材料的包覆劑，利用鈦酸鑭鋰化合物良好的導電性和穩定性的特點，能夠獲得電荷傳輸阻抗較低及功率輸出較高的硅碳負極材料。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鈦酸鑭鋰包覆的硅碳負極材料制備方法。

背景技術

鋰離子電池以其比能量大、工作電壓高、自放電率小、體積小、重量輕等優勢，自其誕生以來，便給儲能領域帶來了革命性的變化，被廣泛應用于各種便攜式電子設備和電動汽車中；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：質量更輕、使用時間更長等；為了解決上述問題必須尋找新的性能更加優異的電極材料。

作為鋰離子電池至關重要的一部分，負極材料的能量密度和循環壽命對電池的整體性能影響深遠，目前商業化的負極材料依然使用的是傳統的石墨材料，但是其低的理論容量已經不能滿足日益增長的市場需求，因此急需尋找其他的新型的負極材料。

目前，現有技術中已經存在很多硅碳負極材料的制備方法，然而，這些方法大部分采用無定型碳或者石墨烯等材料作為包覆材料；選用無定形碳作為包覆材料，硅碳材料相關性能改善有限，使用石墨作為包覆材料，則生產成本太高；這些碳材料的包覆雖然從一定程度上改善了硅碳材料的體積膨脹和容量衰減問題，但對于硅碳的功率輸出較低和低溫性能較差的問題一直沒有明顯改善，因此這也嚴重阻礙了硅碳材料在鋰電領域的應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種鈦酸鑭鋰包覆的硅碳負極材料制備方法，其能夠改善現有技術中存在的硅碳負極材料的電荷傳輸阻抗較高及功率輸出較低的問題。

本發明所采用的技術方案為：

一種鈦酸鑭鋰包覆的硅碳負極材料制備方法，其包括以下步驟：

步驟1、將硅材料和碳材料預混后進行研磨，獲得硅碳材料混合物；

步驟2、配制鈦酸鑭鋰混合物溶液；

步驟3、將所述步驟1獲得的硅碳材料混合物加入到所述步驟2配制的鈦酸鑭鋰混合物溶液中進行高速分散，獲得懸濁液；

步驟4、將所述步驟3獲得的懸濁液通過噴霧干燥法制成球狀顆粒粉末前驅體；

步驟5、對所述步驟4制得的前驅體進行高溫燒結后自然冷卻至室溫，制得鈦酸鑭鋰包覆的硅碳負極材料。

本發明的特點還在于：

所述步驟1中，所述硅材料和碳材料預混的質量比為1:4-19。

所述步驟1中，所述硅材料的平均顆粒尺寸為50-200nm；所述硅材料和碳材料預混后進行的研磨采用高能球磨。

所述步驟2具體通過以下步驟實現：

步驟201、將含鈦氧化物溶解于過氧化氫和氨水的混合溶液中，獲得第一溶液；

步驟202、向所述步驟201獲得的第一溶液中按照鈦酸鑭鋰化合物的化學計量比加入鑭源及鋰源并且按照質量百分比使鋰源過量5％-15％，攪拌均勻后獲得固含量為1％-10％的鈦酸鑭鋰混合物溶液。

所述步驟201中，所述含鈦氧化物為二氧化鈦或偏鈦酸。

所述步驟202中，所述鑭源為硫酸鑭或者硝酸鑭；所述鋰源為氫氧化鋰或者硝酸鋰。