[發明專利]一種鋰電池專用防氣脹鈦酸鋰負極材料及制備方法

在審

• 申請號: 201811119328.X
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN109301205A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 陳慶
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/583;H01M10/0525
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本發明公開了一種鋰電池專用防氣脹鈦酸鋰負極材料及制備方法。特點是：a、將2,4?二羥基苯甲酸、氫氧化鈉、甲醛加入去離子水中，混合反應形成2,4?二羥基苯甲酸鈉?甲醛溶膠；b、將鈦酸鋰、溶劑和分散劑混合加入上述溶膠，加熱蒸發后靜置，形成載有鈦酸鋰的2,4?二羥基苯甲酸鈉?甲醛凝膠；c、將凝膠研磨成粉后在氧氣和惰性氣體的混合氣氛中加熱，制得富勒烯包覆的鈦酸鋰，即鋰電池專用防氣脹鈦酸鋰負極材料。所述方法具有以下有益效果：本發明通過富勒烯包覆的鈦酸鋰，實現了優異的防氣脹效果，并且抑制電解液產生氣體的同時改善SEI膜，降低SEI膜過厚對循環性能的影響。

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，具體涉及負極材料的制備，尤其是涉及一種鋰電池專用防氣脹鈦酸鋰負極材料及制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于具有安全、使用壽命高、便捷可攜帶的特點使其作為一種便攜式新興能源在眾多電子產品領域得到了廣泛的應用。在鋰離子電池中，電極材料、電解質、隔膜以及其他輔助材料的研究一直是國內外新能源領域和材料學領域的研究熱點，材料科學、電化學及制造環節的突破將實現鋰離子電池的更廣泛應用。

在鋰電池中，鈦酸鋰電池是一種用作鋰離子電池負極材料-鈦酸鋰，可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成鋰離子二次電池。具有尖晶石結構的鈦酸鋰作為負極材料，不僅提高了充放電電壓，而且在嵌脫鋰過程中形成的兩種物相晶格參數相近，體積效應小，被稱作零應變材料，故其安全性、循環性能及倍率性能都比碳負極材料要好，能用于大電流快速充放電。制作鈦酸鋰的材料來源廣泛，資源豐富，且對環境友好。鈦酸鋰的諸多特點，使得鈦酸鋰成為一種極富前景的負極材料。

專利申請號201410143662.4公開了一種鈦酸鋰復合材料及其制備方法，其包括納米碳包覆于Li₄Ti_4.94Al_0.06O₁₂一次粒子表面形成的復合粒子I，和/或，由多個復合粒子I形成的復合粒子II；復合粒子II的結構為在復合粒子I之間形成的結構；納米碳占鈦酸鋰復合材料總質量的0.2~1.8%；鈦酸鋰復合材料的粒徑為100nm~50μm。

專利申請號200610063612.0公開了一種復合鈦酸鋰電極材料及其制備方法，要解決的技術問題是提高鈦酸鋰的導電性能，降低其成本。此發明的電極材料由鈦酸鋰顆粒、納米碳包覆材料包覆或摻雜改性劑摻雜組成的二次顆粒，具有球形或類球形的微觀特征，顆粒中包含多孔納米通道。其制備方法包括：將無機鋰鹽、二氧化鈦、納米碳包覆材料或摻雜改性劑球磨；分散于有機溶劑中再干燥；熱處理，冷卻。

專利申請號201210393955.9公開了一種含鈀鋰離子二次電池負極復合材料的制備方法，包括：首先通過球磨法和高溫熱處理得到納米碳摻雜的納米鈦酸鋰（Li₄Ti₅O₁₂-C）；其次把制備好的Li₄Ti₅O₁₂-C和含鈀源的配比溶液，通過簡單的水熱處理便得到鈀量子點均勻包覆在Li₄Ti₅O₁₂-C表面的復合材料（Li₄Ti₅O₁₂-C -Pd復合材料）。

專利申請號201510095080.8公開了一種鈦酸鋰負極材料及其制備方法，鈦酸鋰負極材料由下列重量份的原料制成：鈦酸鋰350~380份、石墨40~50份、鎵粉4~5份、銫粉3~4份、鈷酸鋰4.3~5份、氧化鈰2~3份、過硫酸銨1~2份、改性銀粉6~10份；并依次經過分散、研磨、包覆、干燥、混合及微波加熱工序制備完成；通過采用本發明的配方和制備方法，使得制備出來之負極材料的導電性能和機械性能得到了很大的提升，由于導電性能和機械性能的提升，作為鋰離子電池負極材料時，循環性能與倍率充放電性能、首次充放電效率都得到很大的提升；并且，本發明制備方法工藝簡單，使用簡單高效的微波化學法，大大地降低了能耗。