[發明專利]鋰鈦復合氧化物、改性鈦酸鋰材料及其制備方法、應用

在審

• 申請號: 201811114929.1
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109119622A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 劉佳麗;周蘭;李旺;于維珂
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;鄒玲

1.一種鋰鈦復合氧化物的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：鋰源化合物和鈦源化合物的原料混合物，先經煅燒后，再進行表面還原處理即得鋰鈦復合氧化物；其中，所述原料混合物中鋰元素與鈦元素的摩爾比為b，且0.75＜b＜0.8；所述表面還原處理在還原氣氛下進行，所述還原氣氛為氫氣氣氛或者所述還原氣氛為氫氣和其他氣體的混合氣氛，所述其他氣體為氮氣和/或惰性氣體，所述表面還原處理的溫度為600-800℃，所述表面還原處理的時間為5-15h。

2.如權利要求1所述的鋰鈦復合氧化物的制備方法，其特征在于，所述鋰源化合物為碳酸鋰和/或氫氧化鋰；

和/或，所述鈦源化合物為鈦白粉。

3.如權利要求1所述的鋰鈦復合氧化物的制備方法，其特征在于，所述煅燒之前經過預燒，所述預燒在空氣氣氛或氧氣氣氛下進行；其中，所述預燒的溫度較佳地為350-650℃；所述預燒時間較佳地為3-5h；

和/或，所述煅燒在空氣氣氛或氧氣氣氛下進行；其中，所述煅燒的溫度較佳地為700-900℃；所述煅燒的時間較佳地為5-15h；

和/或，所述還原氣氛為氫氣和所述其他氣體的混合氣氛；其中，所述其他氣體較佳地為氬氣；所述還原氣氛中氫氣和所述其他氣體的質量比較佳地為5：95。

4.如權利要求1所述的鋰鈦復合氧化物的制備方法，其特征在于，所述鋰鈦復合氧化物包括鋰鈦化合物和不定相氧化鈦，所述鋰鈦化合物的分子式為Li_xM_aTi_5-aO_c，其中，M指代的是摻雜劑，x為3.95-4.05，a為0.01-0.02，c為11.5-12.5；所述不定相氧化鈦的分子式為Ti_mO_n，其中，0＜m≤1，1≤n≤2；所述鋰鈦復合氧化物中所述不定相氧化鈦的質量分數為w，且0＜w≤20％；其中，所述摻雜劑較佳地為Mg、Al、Fe、Zr、Nb、Cd、Ca和K中的一種或多種。

5.如權利要求4所述的鋰鈦復合氧化物的制備方法，其特征在于，所述鋰鈦化合物為尖晶石結構或斜方錳礦結構，較佳地為尖晶石結構；

和/或，所述不定相氧化鈦為金紅石型結構或銳鈦礦型結構，較佳地為銳鈦礦型結構。

6.一種由如權利要求1-5任一項所述的鋰鈦復合氧化物的制備方法制得的所述鋰鈦復合氧化物。

7.一種改性鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：將如權利要求6所述的鋰鈦復合氧化物和疏水性導電高分子化合物單體在水相和/或油相組成的混合體系中，進行表面高分子化合物的聚合反應即得改性鈦酸鋰材料；所述改性鈦酸鋰材料中，由所述疏水性導電高分子化合物單體形成的包覆層的質量與所述鋰鈦復合氧化物的質量的比值為0.5％-10％；其中，較佳地，所述聚合反應之后不進行裂解處理。

8.如權利要求7所述的改性鈦酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述疏水性導電高分子化合物單體為苯胺、乙烯吡咯烷酮、乙二醇、丙烯腈、苯乙烯、乙烯基吡咯、丙烯酸和偏氟乙烯中的一種或多種，較佳地為苯胺、乙烯吡咯烷酮、乙二醇、丙烯腈、苯乙烯、乙烯基吡咯、丙烯酸或偏氟乙烯；

和/或，所述油相為N-甲基吡咯烷酮、四氫呋喃、醚類和砜類中的一種或多種，較佳地為N-甲基吡咯烷酮或乙醚；

和/或，所述聚合反應的時間為0.5-5h；

和/或，所述聚合反應在攪拌下進行；

和/或，所述聚合反應之后經過濾和烘干；其中，所述烘干的溫度較佳地為150-300℃。

9.一種由如權利要求7或8所述的改性鈦酸鋰材料的制備方法制得的所述改性鈦酸鋰材料。

10.一種如權利要求9所述的改性鈦酸鋰材料在制備電池中的應用。