[發(fā)明專利]鈦酸鋰的合成

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880072712.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN111630701A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克里斯托弗·約翰·里德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 尼歐梅特麗有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/052
• 分類號(hào): H01M10/052;C01D15/00;C01G23/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

一種用于合成鈦酸鋰的方法，所述方法包括以下方法步驟：(i)在高溫下，使鈦離子源與鋰離子源在一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器中反應(yīng)一定時(shí)間段；以及(ii)煅燒步驟(i)的產(chǎn)物以產(chǎn)生具有納米管型晶體結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰產(chǎn)物。還公開了由本發(fā)明的方法制造的電極材料以及利用所述電極材料的鋰離子蓄電池。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于合成具有納米管型晶體結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰的方法。

更確切地說，所制造的鈦酸鋰意圖以一種形式用于鋰離子蓄電池中。

本發(fā)明還涉及一種鋰離子蓄電池，所述鋰離子蓄電池利用了根據(jù)本發(fā)明制造的鈦酸鋰。更確切地說，所述鈦酸鋰在此類鋰離子蓄電池中被用作陽極材料。

背景技術(shù)

當(dāng)前用于制造鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)的大部分方法都制造出具有無定形微晶粒結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)，該結(jié)構(gòu)具有較差的電化學(xué)性能。對(duì)于鋰離子蓄電池來說，這種類型的晶體結(jié)構(gòu)在高漏極電壓期間具有較差的循環(huán)容量。因此，鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)未被視為良好的陽極材料。

具有納米粒子的納米級(jí)材料，如納米晶體、尖晶石型納米晶體、納米線、納米片以及其含導(dǎo)電添加劑的復(fù)合材料由此已被視為鋰離子蓄電池(LIB)的陽極材料。納米結(jié)構(gòu)的電極材料可具有較大的表面積和較短的鋰離子遷移路徑。另外，納米結(jié)構(gòu)的電極材料還可顯示出優(yōu)于其微晶粒對(duì)應(yīng)物的倍率性能。

盡管有上述優(yōu)點(diǎn)，但已知的鈦酸鋰材料作為電極材料，特別是陽極材料的缺點(diǎn)被認(rèn)為包含低固有離子電導(dǎo)率和低電子電導(dǎo)率、較差的倍率性能和低理論容量。

本發(fā)明方法和產(chǎn)物的一個(gè)目的是解決大體上一個(gè)或多個(gè)以上所提到的與現(xiàn)有技術(shù)方法和產(chǎn)物相關(guān)聯(lián)的問題，或至少提供現(xiàn)有技術(shù)方法和產(chǎn)物的有用替代物。

前面背景技術(shù)的論述僅旨在促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的理解。這一論述不承認(rèn)或認(rèn)可所提到的任何材料是或曾是截至本申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)日的公共常識(shí)的一部分。

在本說明書和權(quán)利要求書通篇中，除非本文另有規(guī)定，否則詞語“包括(comprise)”或如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”之類變化形式應(yīng)理解為暗示包含所陳述的整數(shù)或整數(shù)組，但不排除任何其它整數(shù)或整數(shù)組。

在本說明書和權(quán)利要求書通篇，除非本文另有規(guī)定，否則術(shù)語“鈦酸鋰”應(yīng)理解為是指Li₄Ti₅O₁₂。類似地，縮寫LTO應(yīng)理解為是指“鈦酸鋰”或Li₄Ti₅O₁₂。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于合成鈦酸鋰的方法，所述方法包括以下方法步驟：

(i)在高溫下，使鈦離子源與鋰離子源在一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器中反應(yīng)一定時(shí)間段；以及

(ii)煅燒步驟(i)的產(chǎn)物以產(chǎn)生具有納米管型晶體結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰產(chǎn)物。

步驟(i)中使用的鈦離子源優(yōu)選地是由二氧化鈦(TiO₂)、鈦酸(H₄Ti₅O₁₂)和鈦酸鈉(Na₄Ti₅O₁₂)組成的組中的一種。

在一種優(yōu)選形式中，步驟(i)中使用的鈦離子源是二氧化鈦(TiO₂)。步驟(i)中使用的TiO₂優(yōu)選地呈銳鈦礦形式。