一種鋰電池負(fù)極使用的鈦酸鋰的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋰電池負(fù)極使用的鈦酸鋰的制備方法，屬于電池制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池負(fù)極材料的性能要求包括有：①在進(jìn)行鋰離子的嵌入和脫出的過程 中，確保電極具有良好的可逆性能；②嵌入化合物在較高的電壓范圍內(nèi)應(yīng)具有良好的化學(xué) 穩(wěn)定性；③嵌入化合物應(yīng)具有較好的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率；④鋰離子在嵌入化合物中 的化學(xué)擴(kuò)散系數(shù)應(yīng)盡可能的大；⑤具有大量的界面結(jié)構(gòu)和表觀結(jié)構(gòu)，有利于增加嵌鋰的空 間位置，提高嵌鋰容量，同時(shí)又能夠較好的脫出鋰離子；⑥來源較廣，價(jià)格便宜，對(duì)環(huán)境不產(chǎn) 生較大污染等等。
[0003] 在負(fù)極材料中，尖晶石型鈦酸鋰充電次數(shù)更多、充電過程更快。其優(yōu)點(diǎn)有：①在鋰 離子嵌入、脫出過程中幾乎沒有體積變化被稱為"零應(yīng)變"材料，從而具有良好的循環(huán)性能 和穩(wěn)定的放電電壓；②具有相對(duì)較高的電極電壓，避免了與電解液發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的負(fù)極 材料分解；③與碳負(fù)極材料相比，鈦酸鋰具有較高的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，使得該負(fù)極材料可以 迅速，在高倍率下多循環(huán)充放電；④鈦酸鋰的電勢(shì)比純的金屬鋰高，不易產(chǎn)生鋰枝晶，提高 了電池的安全性能。缺點(diǎn)有：①電子電導(dǎo)率較低；②作為負(fù)極材料，鈦酸鋰的電壓平臺(tái)過 高，從而使電池對(duì)外中以提供的電壓減??；③IV以上的充放電容量小于碳負(fù)極材料（200~ 400mAh/g)〇
[0004] 尖晶石型1^4115012的制備方法主要包括有：1.高溫固相法，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，易 于工業(yè)化生產(chǎn)；缺點(diǎn)是合成溫度高，燒結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，能耗大，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)物的粒徑分布不容 易控制，均勻性，一致性和重現(xiàn)性較差。2.沉淀法，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行；缺點(diǎn)是純度低，顆粒 半徑大；3.溶膠凝膠法，其優(yōu)點(diǎn)是具有較均勻的相貌、較窄的粒徑分布，導(dǎo)致其具有較好的 電化學(xué)性能；缺點(diǎn)是該方法通常都會(huì)引入大量有機(jī)化合物，使合成過程變得較為復(fù)雜，不適 合于實(shí)際應(yīng)用；4.水熱法，其優(yōu)點(diǎn)是顆粒尺寸分布較窄，顆粒表面更加均勻，缺點(diǎn)是有時(shí)與 容器反應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是：提供一種具有高充放電容量的鋰電池負(fù)極使用的鈦酸鋰，采用 如下的技術(shù)方案：
[0006] -種鋰電池負(fù)極使用的鈦酸鋰的制備方法，包括如下步驟：
[0007] 第1步、按重量份計(jì)，取氫氧化鋰2~3份、偏鈦酸4~5份、乙醇0. 2~0. 4份， 加入50~80份的去離子水，加熱至40~50°C，保持4~6小時(shí)，得到懸浮液；
[0008] 第2步、在懸浮液中加入導(dǎo)電填料2~4重量份、鈦酸酯偶聯(lián)劑4~8重量份、表 面活性劑1~4重量份，攪拌均勻，加熱至50~60°C，保持3~5小時(shí)，得到改性懸浮液；
[0009] 第3步、將改性懸浮液在超聲分散的作用下，加入1~2重量份的氯化銀溶液，混 合均勻后，再加入質(zhì)量濃度5%的碳酸氫銨溶液5~10重量份，混合均勻后，放置12~20 小時(shí)，得到包覆懸浮液；
[0010] 第4步、將包覆懸浮液用微濾膜過濾，所得的顆粒在800~1200°C下燒結(jié)3~6小 時(shí)，冷卻至室溫即可。
[0011] 優(yōu)選的，所述陰離子表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉。
[0012] 優(yōu)選的，所述的導(dǎo)電填料的粒徑是在50~200微米之間。
[0013] 所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑是NDZ-401。
[0014] 有益效果
[0015] 本發(fā)明通過對(duì)鈦酸鋰進(jìn)行改性，使其表面具有更好的導(dǎo)電包覆涂料，顆粒之間結(jié) 合更加緊密，確保了電池具有良好的高充放電容量。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例1
[0017] 第1步、取氫氧化鋰2Kg、偏鈦酸4Kg、乙醇0. 2Kg，加入50Kg的去離子水，加熱至 40°C，保持4小時(shí)，得到懸浮液；
[0018] 第2步、在懸浮液中加入導(dǎo)電填料2Kg、鈦酸酯偶聯(lián)劑4Kg、表面活性劑lKg，攪拌均 勻，加熱至50°C，保持3小時(shí)，得到改性懸浮液；
[0019] 第3步、將改性懸浮液在超聲分散的作用下，加入lKg的氯化銀溶液，混合均勻后， 再加入質(zhì)量濃度5%的碳酸氫銨溶液5Kg，混合均勻后，放置12小時(shí)，得到包覆懸浮液；
[0020] 第4步、將包覆懸浮液用微濾膜過濾，所得的顆粒在800 °C下燒結(jié)3小時(shí)，冷卻至室 溫即可。
[0021] 所述陰離子表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉，所述的導(dǎo)電填料的粒徑是在50~ 200微米之間，所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑是NDZ-401。
[0022] 實(shí)施例2
[0023] 第1步、取氫氧化鋰3Kg、偏鈦酸5Kg、乙醇0.4Kg，加入80Kg的去離子水，加熱至 50°C，保持6小時(shí)，得到懸浮液；
[0024] 第2步、在懸浮液中加入導(dǎo)電填料4Kg、鈦酸酯偶聯(lián)劑8Kg、表面活性劑4Kg，攪拌均 勻，加熱至60°C，保持5小時(shí)，得到改性懸浮液；
[0025] 第3步、將改性懸浮液在超聲分散的作用下，加入2Kg的氯化銀溶液，混合均勻后， 再加入質(zhì)量濃度5%的碳酸氫銨溶液10Kg，混合均勻后，放置20小時(shí)，得到包覆懸浮液；
[0026] 第4步、將包覆懸浮液用微濾膜過濾，所得的顆粒在1200°C下燒結(jié)6小時(shí)，冷卻至 室溫即可。
[0027] 所述陰離子表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉，所述的導(dǎo)電填料的粒徑是在50~ 200微米之間，所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑是NDZ-401。
[0028] 實(shí)施例3
[0029] 第1步、取氫氧化鋰3Kg、偏鈦酸5Kg、乙醇0. 3Kg，加入70Kg的去離子水，加熱至 45°C，保持5小時(shí)，得到懸浮液；
[0030] 第2步、在懸浮液中加入導(dǎo)電填料3Kg、鈦酸酯偶聯(lián)劑7Kg、表面活性劑3Kg，攪拌均 勻，加熱至55°C，保持4小時(shí)，得到改性懸浮液；
[0031] 第3步、將改性懸浮液在超聲分散的作用下，加入lKg的氯化銀溶液，混合均勻后， 再加入質(zhì)量濃度5%的碳酸氫銨溶液6Kg，混合均勻后，放置15小時(shí)，得到包覆懸浮液；
[0032] 第4步、將包覆懸浮液用微濾膜過濾，所得的顆粒在1000°C下燒結(jié)4小時(shí)，冷卻至 室溫即可
[0033] 所述陰離子表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉，所述的導(dǎo)電填料的粒徑是在50~ 200微米之間，所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑是NDZ-401。
[0034] 性能試驗(yàn)
[0035] 將制得的負(fù)極活性物質(zhì)粉末、乙炔黑和PVDF按照質(zhì)量比80 : 10 : 10混合均勻， 加入適量的有機(jī)溶劑N-甲基吡咯烷酮，混合成糊狀，在銅箱上涂成厚度為100 μ m的均勻 膜，放于90°C烘箱中干燥10h，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，裝配成扣式電池進(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，以專利CN1549363中的鋰離子電池負(fù)極材料為對(duì)照。 結(jié)果如下表所示。
[0037] 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)過多次放電后，其放電容量損失不大。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋰電池負(fù)極使用的鈥酸鋰的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 第1步、按重量份計(jì)，取氫氧化鋰2~3份、偏鈦酸4~5份、乙醇0. 2~0. 4份，加入 50~80份的去離子水，加熱至40~50°C，保持4~6小時(shí)，得到懸浮液； 第2步、在懸浮液中加入導(dǎo)電填料2~4重量份、鈦酸酯偶聯(lián)劑4~8重量份、表面活 性劑1~4重量份，攪拌均勻，加熱至50~60°C，保持3~5小時(shí)，得到改性懸浮液； 第3步、將改性懸浮液在超聲分散的作用下，加入1~2重量份的氯化銀溶液，混合均 勻后，再加入質(zhì)量濃度5%的碳酸氫銨溶液5~10重量份，混合均勻后，放置12~20小時(shí)， 得到包覆懸浮液； 第4步、將包覆懸浮液用微濾膜過濾，所得的顆粒在800~1200°C下燒結(jié)3~6小時(shí)， 冷卻至室溫即可。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池負(fù)極使用的鈦酸鋰的制備方法，其特征在于：所述陰 離子表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池負(fù)極使用的鈦酸鋰的制備方法，其特征在于：所述的 導(dǎo)電填料的粒徑是在50~200微米之間。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池負(fù)極使用的鈦酸鋰的制備方法，其特征在于：所述的 鈦酸酯偶聯(lián)劑是NDZ-401。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰電池負(fù)極使用的鈦酸鋰的制備方法，屬于電池制造技術(shù)領(lǐng)域。包括如下步驟：第1步、取氫氧化鋰、偏鈦酸、乙醇，加入去離子水，加熱，得到懸浮液；第2步、在懸浮液中加入導(dǎo)電填料、鈦酸酯偶聯(lián)劑、表面活性劑，攪拌均勻，加熱，得到改性懸浮液；第3步、將改性懸浮液在超聲分散的作用下，加入氯化銀溶液，混合均勻后，再加入碳酸氫銨溶液，混合均勻后，得到包覆懸浮液；第4步、將包覆懸浮液用微濾膜過濾，所得的顆粒燒結(jié)，冷卻至室溫即可。本發(fā)明通過對(duì)鈦酸鋰進(jìn)行改性，使其表面具有更好的導(dǎo)電包覆涂料，顆粒之間結(jié)合更加緊密，確保了電池具有良好的高充放電容量。
【IPC分類】H01M4/485, H01M4/36, H01M4/62, H01M10/0525
【公開號(hào)】CN105375007
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510731390
【發(fā)明人】高科
【申請(qǐng)人】高科
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年10月28日