一種動(dòng)力型鋰電池負(fù)極材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰電池生生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種動(dòng)力型鋰電池負(fù)極材料的 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源的緊缺和世界環(huán)保方面的壓力，大容量動(dòng)力蓄電池逐漸形成動(dòng)力電源的 主體，其中作為綠色蓄電池的鋰電池，因不會(huì)造成二次污染且不具有記憶效應(yīng)等，逐漸成為 動(dòng)力電源市場(chǎng)應(yīng)用的首選。動(dòng)力型鋰電池具有能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、貯存 壽命長(zhǎng)、具備高功率承受力、自放電率很低、重量輕、綠色環(huán)保、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng) 用于混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、以及未來(lái)太陽(yáng)能LED路燈儲(chǔ)能設(shè)備等方面。環(huán)境 適應(yīng)性好、高比能、高安全性和輕量化動(dòng)力型鋰電池正在成為目前國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)和未來(lái) 發(fā)展方向?，F(xiàn)有的鋰電池經(jīng)過(guò)多次放電后，放電容量損失較大，大大降低了電池的性能以及 使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有動(dòng)力型鋰電池的上述缺陷，提出一種以改性鈦酸鋰來(lái) 制作的負(fù)極材料，來(lái)解決現(xiàn)有鋰電池經(jīng)過(guò)多次放電后放電容量損失較大的缺陷。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案包括： 一種動(dòng)力型鋰電池負(fù)極材料的制備方法，包括如下步驟：將按照重量份計(jì)的改性鈦酸 鋰80~100份、乙炔黑10~20份和PVDF 10~20份混合均勻，再加入10~20份有機(jī)溶 劑，混合均勻后，即得； 所述的改性鈦酸鋰的制備方法，包括如下步驟： 第1步、按重量份計(jì)，取氫氧化鋰15~20份、偏鈦酸8~15份、松油醇3~6份，加入 170~350份的去離子水，加熱至50~60°C，保持3~5小時(shí)，得到懸浮液； 第2步、在懸浮液中加入油酸10~20重量份、氫化蓖麻油2~4份、5~12份的石墨 烯、二氧化鈦2~4份、過(guò)氧化二苯甲酰2~4份、硅烷偶聯(lián)劑5~20份、表面活性劑5~ 10重量份，攪拌均勻，加熱至50~60°C，保持1~2小時(shí)，得到改性懸浮液； 第3步、將改性懸浮液用微濾膜過(guò)濾，所得的顆粒在1100~1200°C下燒結(jié)5~8小時(shí)， 冷卻至室溫即可。
[0005] 所述的第1步中，油酸是經(jīng)過(guò)硫化改性的。
[0006] 所述的有機(jī)溶劑選自N-甲基-2-吡咯烷酮、四氫呋喃、二甲基亞砜、酰胺類溶劑、 酯類溶劑或內(nèi)酯類溶劑；所述的酰胺類溶劑選自二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺；所述的酯 類溶劑選自磷酸三甲酯或磷酸三乙酯等；所述的內(nèi)酯類溶劑選自γ-丁內(nèi)酯。
[0007] 所述的表面活性劑是脂肪酸甘油酯。
[0008] 所述的硅烷偶聯(lián)劑是ΚΗ550。
[0009] 有益效果 本發(fā)明制得得到的鈦酸鋰在做為負(fù)極材料時(shí)放電容量明顯優(yōu)于同類產(chǎn)品，而且經(jīng)過(guò)多 次放電后，其放電容量損失不大；通過(guò)對(duì)油酸進(jìn)行了硫化改性，可以有效地使鈦酸鋰在與其 它的石墨烯、氧化鈦材料進(jìn)行混合時(shí)，更好地形成空隙結(jié)構(gòu)，有利于提高燒結(jié)過(guò)程中制備得 到的陰極材料的空隙率，提高放電容量；加入松油醇，提高了放電容量，加入硅烷偶聯(lián)劑，提 高了陰極材料的電容量保持性能，在多次運(yùn)行后，電容量沒(méi)有發(fā)生了較為明顯的下降。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 實(shí)施例1 一種動(dòng)力型鋰電池負(fù)極材料的制備方法，步驟：將改性鈦酸鋰90Kg、乙炔黑15Kg和 PVDF15Kg混合均勻，再加入20Kg有機(jī)溶劑N-甲基-2-吡咯烷酮，混合均勻后，即得； 所述的改性鈦酸鋰的制備方法，步驟如下：取氫氧化鋰18Kg、偏鈦酸12Kg、松油醇4Kg， 加入300Kg的去離子水，加熱至55°C，保持4小時(shí)，得到懸浮液；在懸浮液中加入油酸17 Kg、氫化蓖麻油3Kg、IOKg的石墨烯、二氧化鈦3Kg、過(guò)氧化二苯甲酰3Kg、KH550硅烷偶聯(lián)劑 15Kg、脂肪酸甘油酯8 Kg，攪拌均勻，加熱至55°C，保持2小時(shí)，得到改性懸浮液；將改性懸 浮液用微濾膜過(guò)濾，所得的顆粒在1150°C下燒結(jié)7小時(shí)，冷卻至室溫即可。
[0011] 實(shí)施例2 所述的第1步中，油酸是經(jīng)過(guò)硫化改性的，改性方法是：在裝有攪拌裝置的三口瓶中， 加入50g油酸，在不斷攪拌下，逐滴加入15 g -氯化硫（S2Cl2),控制反應(yīng)溫度在40°C以下， 滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，往反應(yīng)物中慢慢加入約100 ml的多硫化鈉溶液，攪拌反應(yīng)充 分后，分去水層，再加入少許還原鐵粉，除去反應(yīng)體系中的游離硫，過(guò)濾，得到油狀物，即可。
[0012] -種動(dòng)力型鋰電池負(fù)極材料的制備方法，步驟：將改性鈦酸鋰90Kg、乙炔黑15Kg 和PVDF15Kg混合均勾，再加入20Kg有機(jī)溶劑N-甲基-2-吡咯烷酮，混合均勻后，即得； 所述的改性鈦酸鋰的制備方法，步驟如下：取氫氧化鋰18Kg、偏鈦酸12Kg、松油醇4Kg， 加入300Kg的去離子水，加熱至55°C，保持4小時(shí)，得到懸浮液；在懸浮液中加入油酸17Kg、 氫化蓖麻油3Kg、10Kg的石墨烯、二氧化鈦3Kg、過(guò)氧化二苯甲酰3Kg、KH550硅烷偶聯(lián)劑 15Kg、脂肪酸甘油酯8 Kg，攪拌均勻，加熱至55°C，保持2小時(shí)，得到改性懸浮液；將改性懸 浮液用微濾膜過(guò)濾，所得的顆粒在1150°C下燒結(jié)7小時(shí)，冷卻至室溫即可。
[0013] 對(duì)照例1 與實(shí)施例1的區(qū)別在于：改性鈦酸鋰的制備方法中未加入松油醇。
[0014] 一種動(dòng)力型鋰電池負(fù)極材料的制備方法，步驟：將改性鈦酸鋰90Kg、乙炔黑15Kg 和PVDF15Kg混合均勾，再加入20Kg有機(jī)溶劑N-甲基-2-吡咯烷酮，混合均勻后，即得； 所述的改性鈦酸鋰的制備方法，步驟如下：取氫氧化鋰18Kg、偏鈦酸12Kg，加入300Kg 的去離子水，加熱至55°C，保持4小時(shí)，得到懸浮液；在懸浮液中加入油酸17 Kg、氫化蓖麻 油3Kg、IOKg的石墨烯、二氧化鈦3Kg、過(guò)氧化二苯甲酰3Kg、KH550硅烷偶聯(lián)劑15Kg、脂肪酸 甘油酯8 Kg，攪拌均勻，加熱至55°C，保持2小時(shí)，得到改性懸浮液；將改性懸浮液用微濾膜 過(guò)濾，所得的顆粒在1150°C下燒結(jié)7小時(shí)，冷卻至室溫即可。
[0015] 對(duì)照例2 與實(shí)施例1的區(qū)別在于：改性鈦酸鋰的制備方法中未加入硅烷偶聯(lián)劑。
[0016] 一種動(dòng)力型鋰電池負(fù)極材料的制備方法，步驟：將改性鈦酸鋰90Kg、乙炔黑15Kg 和PVDF 15Kg混合均勾，再加入20Kg有機(jī)溶劑N-甲基-2-吡咯烷酮，混合均勻后，即得； 所述的改性鈦酸鋰的制備方法，步驟如下：取氫氧化鋰18Kg、偏鈦酸12Kg、松油醇4Kg， 加入300Kg的去離子水，加熱至55°C，保持4小時(shí)，得到懸浮液；在懸浮液中加入油酸17 Kg、氫化蓖麻油3Kg、IOKg的石墨稀、二氧化鈦3Kg、過(guò)氧化二苯甲酰3Kg、脂肪酸甘油酯8 Kg，攪拌均勻，加熱至55°C，保持2小時(shí)，得到改性懸浮液；將改性懸浮液用微濾膜過(guò)濾，所 得的顆粒在1150°C下燒結(jié)7小時(shí)，冷卻至室溫即可。
[0017] 電池極片材料的性能表征 將制得的負(fù)極材料，混合成糊狀，在銅箱上涂成厚度為100 μ m的均勻膜，通過(guò)實(shí)施例1 中的方法壓片后制成負(fù)極片。以商品化的LiCoO極片為正極，電解液由電解質(zhì)LiPF6和碳 酸乙烯酯/1，2_二甲基碳酸酯按照體積比1 :1的混合溶液組成，以聚丙烯微孔膜為隔膜，裝 配成電池進(jìn)行試驗(yàn)，在2. 8~3. 4V，在室溫下以20mA/g的恒定電流進(jìn)行充放電，進(jìn)行充放電 性能測(cè)試，結(jié)果如下表所示_
[0018] 從表中可以看出，本發(fā)明制得得到的鈦酸鋰在做為負(fù)極材料時(shí)，其放電容量明顯 優(yōu)于同類產(chǎn)品，而且經(jīng)過(guò)多次放電后，其放電容量損失不大。實(shí)施例2中通過(guò)對(duì)油酸進(jìn)行了 硫化改性，可以有效地使鈦酸鋰在與其它的石墨烯、氧化鈦材料進(jìn)行混合時(shí)，更好地形成空 隙結(jié)構(gòu)，有利于提高燒結(jié)過(guò)程中制備得到的陰極材料的空隙率，提高放電容量；對(duì)照例1中 由于未加入松油醇，導(dǎo)致了放電容量偏小；對(duì)照例2中由于未加入硅烷偶聯(lián)劑，導(dǎo)致了陰極 材料的電容量保持性能不好，在多次運(yùn)行后，電容量發(fā)生了較實(shí)施例1和實(shí)施例2較為明顯 的下降。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種動(dòng)力型鋰電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述的負(fù)極材料的制備方 法，包括如下步驟：將按照重量份計(jì)的改性鈦酸鋰80~100份、乙炔黑10~20份和PVDF 10~20份混合均勻，再加入10~20份有機(jī)溶劑，混合均勻后，即得； 所述的改性鈦酸鋰的制備方法，包括如下步驟： 第1步、按重量份計(jì)，取氫氧化鋰15~20份、偏鈦酸8~15份、松油醇3~6份，加入 170~350份的去離子水，加熱至50~60°C，保持3~5小時(shí)，得到懸浮液； 第2步、在懸浮液中加入油酸10~20重量份、氫化蓖麻油2~4份、5~12份的石墨 烯、二氧化鈦2~4份、過(guò)氧化二苯甲酰2~4份、硅烷偶聯(lián)劑5~20份、表面活性劑5~ 10重量份，攪拌均勻，加熱至50~60°C，保持1~2小時(shí)，得到改性懸浮液； 第3步、將改性懸浮液用微濾膜過(guò)濾，所得的顆粒在1100~1200°C下燒結(jié)5~8小時(shí)， 冷卻至室溫即可。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力型鋰電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述的第1 步中，油酸是經(jīng)過(guò)硫化改性的。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力型鋰電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述的有 機(jī)溶劑選自N-甲基-2-吡咯烷酮、四氫呋喃、二甲基亞砜、酰胺類溶劑、酯類溶劑或內(nèi)酯類 溶劑；所述的酰胺類溶劑選自二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺；所述的酯類溶劑選自磷酸三 甲酯或磷酸三乙酯等；所述的內(nèi)酯類溶劑選自T-丁內(nèi)酯。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力型鋰電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述的表 面活性劑是脂肪酸甘油酯。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力型鋰電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述的硅 烷偶聯(lián)劑是KH550。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種動(dòng)力型鋰電池負(fù)極材料的制備方法，包括如下步驟：將按照重量份計(jì)的改性鈦酸鋰80～100份、乙炔黑10～20份和PVDF？10～20份混合均勻，再加入10～20份有機(jī)溶劑，混合均勻后，即得；本發(fā)明制得得到的鈦酸鋰在做為負(fù)極材料時(shí)放電容量明顯優(yōu)于同類產(chǎn)品，而且經(jīng)過(guò)多次放電后，其放電容量損失不大；通過(guò)對(duì)油酸進(jìn)行了硫化改性，可以有效地使鈦酸鋰在與其它的石墨烯、氧化鈦材料進(jìn)行混合時(shí)，更好地形成空隙結(jié)構(gòu)，有利于提高燒結(jié)過(guò)程中制備得到的陰極材料的空隙率，提高放電容量；加入松油醇，提高了放電容量，加入硅烷偶聯(lián)劑，提高了陰極材料的電容量保持性能，在多次運(yùn)行后，電容量沒(méi)有發(fā)生了較為明顯的下降。
【IPC分類】H01M4/1391, H01M4/485, H01M4/62
【公開(kāi)號(hào)】CN105098168
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510594771
【發(fā)明人】孟紅琳
【申請(qǐng)人】孟紅琳
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年9月18日