[發明專利]鋰離子電池負極材料及其制備方法、負極和鋰離子電池

有效

• 申請號: 201811280350.2
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN111129441B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 歷彪;郭姿珠;易觀貴
• 申請（專利權）人: 深圳市比亞迪鋰電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/485;H01M4/62;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 耿超;王浩然

1.一種鋰離子電池負極材料，其特征在于，該負極材料的顆粒具有核殼結構，所述核殼結構包括內核、中間殼層和外殼層，所述內核含有TiO₂，所述中間殼層含有Li₄Ti₅O₁₂，所述外殼層含有TiOF₂，所述負極材料的所述中間殼層的平均厚度為10nm-1μm，所述外殼層的平均厚度為10nm-1μm。

2.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述內核的平均粒徑為100nm-50μm。

3.根據權利要求1或2所述的負極材料，其特征在于，所述負極材料的所述中間殼層的平均厚度為30nm-225nm，所述外殼層的平均厚度為30nm-250nm，所述內核的平均粒徑為500nm-35μm。

4.根據權利要求1或2所述的負極材料，其特征在于，以所述負極材料的總質量為基準，所述內核的含量為80-99重量％，所述外殼層的含量為0.5-10重量％。

5.一種制備鋰離子電池負極材料的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

S1、將鋰源、第一鈦源、第一溶劑和作為內核的TiO₂均勻混合后蒸發除去部分或者全部所述第一溶劑，并且將蒸發得到的固相物料進行第一煅燒處理；

S2、將所述第一煅燒處理后的物料、氟源、第二鈦源和第二溶劑混合，并進行溶劑熱處理；

S3、將所述溶劑熱處理后的物料中的固相取出并進行第二煅燒處理；

其中，相對于1000g的所述作為內核的TiO₂，所述第一鈦源的用量為4-100g，所述鋰源的用量為2.5-55g，所述第二鈦源的用量為17.5-355g，所述氟源的用量為6-125g。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，相對于1000g的所述作為內核的TiO₂，所述第一溶劑的用量為10-500mL，所述第二溶劑的用量為100-1000mL。

7.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于，步驟S1中所述第一煅燒處理的溫度為500-1000℃，煅燒氛圍為空氣氛圍，時間為1-12小時；

步驟S2中所述的溶劑熱處理的溫度為150-250℃，所述溶劑熱處理在密閉條件下的自生壓力下進行，時間為2-24小時；

步驟S3中所述第二煅燒處理的溫度為150-250℃，煅燒氛圍為空氣氛圍，時間為0.5-3小時。

8.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于，作為內核的TiO₂的平均粒徑為100nm-50μm，所述鋰源包括Li₂O、LiOH、LiH、甲醇鋰、乙醇鋰和醋酸鋰中的至少一種；所述第一鈦源包括TiO₂、鈦酸四丁酯、TiH₂和Ti(BH₄)₂中的至少一種；所述第二鈦源包括鈦酸四丁酯、四氟化鈦和NH₄TiF₆中的至少一種；所述氟源包括氟化氫銨、氟化氫、NH₄TiF₆和四氟化鈦中的至少一種；

所述第一溶劑包括水、乙醇、十八烯和甲苯中的至少一種，所述第二溶劑包括水、乙醇、丙醇和苯甲醇中的至少一種。

9.權利要求5-8中任意一項所述的方法制備得到的鋰離子電池負極材料。

10.一種鋰離子電池負極，其特征在于，該鋰離子電池負極含有權利要求1-4和權利要求9中任意一項所提供的鋰離子電池負極材料。

11.一種鋰離子電池，其特征在于，該鋰離子電池包括正極、負極和電解質，所述負極為權利要求10所述的鋰離子電池負極。