[發明專利]一種提高1.55V納米化鈦酸鋰電池容量的方法

有效

• 申請號: 201810942496.2
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109216801B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 谷亦杰;劉洪權;孫杰;王海峰;劉成權;潘銘;郭道傳
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/44
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

本發明公開了一種提高納米化1.55V鈦酸鋰電池的方法，它是在鈦酸丁酯中加入水和聚乙烯醇PVA溶解鈦酸丁酯，與氫氧化鋰和硝酸鋱Tb(NO₃)₃水溶液按一定比例混合均勻水熱反應得到前驅體：然后對前驅體進行煅燒得到分子式為Li_0.99Tb_0.01Li_1/3Ti_5/3O₄的鈦酸鋰粉末。利用本發明合成的鈦酸鋰的1.55V電池的容量為253mAh/g。

技術領域

本發明涉及鈦酸鋰電池，尤其是提供一種提高1.55V納米化鈦酸鋰單體電池容量的方法。

背景技術

20世紀九十年代，鈦酸鋰Li₄Ti₅O₁₂作為新型鋰電池的負極材料出現，由于它的高安全性、高穩定性、長壽命和綠色環保的特點能而受到重視。就目前所使用的鈦酸鋰電池，是以鈦酸鋰作為負極材料代替石墨，可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。鈦酸鋰電池優勢明顯，其不足之處也很明顯，比如能量密度相對較低，續航能力弱，這很大程度上由單體電池的電壓決定，經測試，對鋰電位1.5V，鈦酸鋰的克容量理論上為174mAh/g，只有傳統石墨負極材料的一半，這對電池容量要求較高的場合，鈦酸鋰電池就沒有太大的優勢，因此低容量限制了鈦酸鋰電池的用量，這是該技術路線的客觀短板。

現有公開的文獻中也有提高鈦酸鋰電池容量的方法，但大都是通過添加化合物或者硅、碳元素復合或者改性的方法來實現的，比如中國專利申請號201310219768.3公開的一種高容量鈦酸鋰負極材料的制備方法；中國專利申請號201510331370.8公開的一種高容量鈦酸鋰負極材料的制備方法；中國專利申請號201410541098.1公開的一種鋰離子電池用復合負極材料及其制備方法、鋰離子電池負極片和鋰離子電池等。這些公開文獻記載的技術表面上看電池的容量是高了，但是所采取的方法都是治標不治本的方法，在實際中這些方法存在以下問題：一是電池的容量雖然高了，但是卻以損失了電池別的性能為代價，比如，摻雜硅以后，復合而成的電池循環次數大大降低，導致電池的壽命縮短；二是電池的容量高了，由于硅材料不安全性，電池的安全性下降了。

中國專利申請號201410541098.1公開了一種鋰離子電池用復合負極材料及其制備方法、鋰離子電池負極片和鋰離子電池。它是將適量鎳、鈰和鉻中至少一種的乙酸鹽或者草酸鹽、鋰源和鈦源球磨混合后在惰性氣氛中燒結獲得摻雜碳和鎳、鉻、鈰中至少一種金屬元素的鈦酸鋰基體材料，然后將該基體材料、可溶性含碳有機粘合劑、含氮碳材料與溶劑均勻混合得到漿料，將漿料經噴霧干燥、碳化后得到復合負極材料。此復合負極材料雖然有較高的比容量，但是根據它說明書【0027】記載的優點可以看出，它是通過有效阻止充放電過程中能有效減少鈦酸鋰與電解液發生反應，從而能有效提高復合負極材料的電化學性能的。根據本領域常識，通過這一機理合成的鈦酸鋰電池電壓在1.5以下，所以說該文獻同樣無法提高1.55V鈦酸鋰電池的容量。

因此，要想提高1.55V鈦酸鋰電池的容量，必須在技術上有所突破，從提高鈦酸鋰電池的合成機理入手，從而打破鈦酸鋰電池的使用瓶頸，使得鈦酸鋰電池成為新能源汽車電池技術的一股有生力量。

發明內容

為了克服現有提高鈦酸鋰電池容量技術存在的缺陷，本發明在不損失電池其他性能的前提下，提供一種合成機理和現有技術不同的提高1.55V納米化鈦酸鋰電池容量的方法。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種提高1.55V納米化鈦酸鋰電池容量的方法，其特征在于，制備方法為：