[發明專利]磷酸鈦鋰納米復合材料、制備方法及在水系電池中的應用

有效

• 申請號: 202010410183.X
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111591971B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 王曉東;李憶非;李書頂;張旭鋒;王耀國
• 申請（專利權）人: 寧波鋒成納米科技有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;C01B32/16;H01M4/58;H01M10/36;B82Y30/00
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 劉潔

1.一種水系鋰離子全電池，其特征在于，包括：負極，所述負極包括磷酸鈦鋰/碳納米復合材料，導電劑，粘結劑，和集流體；電解液，所述電解液為含有鋰鹽的水溶液；和正極，所述正極含有正極活性物質；所述正極活性物質為鋰金屬復合氧化物；

磷酸鈦鋰/碳納米復合材的制備方法，包括以下步驟：將含有鋰源、鈦源、磷源、碳源、溶劑的混合液在200～300℃進行水熱反應6～10h，得反應產物，焙燒，得到磷酸鈦鋰/碳納米復合材料；

所述溶劑為水和無水乙醇的混合溶劑；所述水和無水乙醇的體積比為2:1.1～2:1.6；

所述混合液中還包含活性劑；所述活性劑選自聚乙二醇、聚乙烯醇、三甲基十六烷基溴化銨中的至少一種；所述活性劑在所述混合液中的質量百分含量為5～11％；

所述碳源選自葡萄糖、蔗糖、炭黑、乙炔黑、麥芽糊精、β-環糊精、酚醛樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、檸檬酸中的至少一種；

所述磷酸鈦鋰納米復合材料的粒徑為100～200nm。

2.根據權利要求1所述的水系鋰離子全電池，其特征在于，所述鋰源選自金屬鋰的碳酸鹽、金屬鋰的氫氧化物、金屬鋰的草酸鹽、金屬鋰的醋酸鹽、金屬鋰的磷酸二氫鹽、金屬鋰的硝酸鹽中的至少一種；所述鈦源選自二氧化鈦、偏鈦酸、鈦酸、四氯化鈦中的至少一種；所述磷源選自磷酸二氫銨、磷酸、磷酸二氫鋰中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的水系鋰離子全電池，其特征在于，所述混合液中還包含分散劑；所述分散劑選自乙醇、聚丙烯酸鈉、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚氧化乙烯中的至少一種；所述分散劑的質量為所述鋰源、鈦源、磷源總質量的0.5～5％。

4.根據權利要求3所述的水系鋰離子全電池，其特征在于，所述混合液中還包含消泡劑；所述消泡劑選自乙醇、異丙醇中的至少一種；所述消泡劑的質量為所述鋰源、鈦源、磷源總質量的2～10％。

5.根據權利要求4所述的水系鋰離子全電池，其特征在于，所述含有鋰源、鈦源、磷源、碳源、溶劑的混合液通過以下方式得到：先將溶劑、活性劑、分散劑混合，得到混合溶液Ⅰ；然后向所述混合溶液I中加入鋰源、鈦源、磷源、碳源，混合得到混合溶液Ⅱ；向所述混合溶液Ⅱ中加入消泡劑，混合得到混合液。

6.根據權利要求1所述的水系鋰離子全電池，其特征在于，所述鋰源、鈦源、磷源的摩爾比為1～1.1：2～2.5：2.5～3.5，其中，所述鋰源以鋰元素摩爾量計、所述鈦源以鈦元素摩爾量計、所述磷源以磷元素摩爾量計；所述碳源的質量為所述鋰源、鈦源、磷源總質量的40～80％；所述混合液中的固體質量含量為40～60％。

7.根據權利要求1所述的水系鋰離子全電池，其特征在于，所述焙燒的具體條件包括：在非活性氣氛下進行；焙燒溫度為500～800℃；焙燒時間為2～4h。

8.根據權利要求1所述的水系鋰離子全電池，其特征在于，所述正極活性物質選自錳系材料、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、鎳錳鈷三元正極材料、鎳錳鋁三元正極材料中的至少一種；

所述電解液中的鋰鹽選自氯酸鋰、硫酸鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、甲酸鋰、磷酸鋰中的至少一種。