cn.0a鋰離子電池負極材料及其制備方法

(19)中民國家知識(43)日(43)日(22)(71)申請人市能源材料科技園金科工業(yè)園B棟4樓(72)發(fā)明人

(10)申請?zhí)朇N102522535(74)專利機構(gòu)市攜眾至遠知識理(普通合伙)人成義生H01M4/485(2010.01)C01G23/00權(quán)利要求書1權(quán)利要求書1說明書6附圖5(57)一種鋰離子電池負極材料及其方法，鋰Li4x5IVIII分別為Ti態(tài)。該可控價態(tài)S/cmCN102522535CN102522535CNCN102522535權(quán)利要求1/1Li4IV有電導(dǎo)率為10-3～10-8S/cm。鋰電位低于化學計量比的鈦酸鋰Li4Ti5O12的嵌鋰電位。鋰電位為1.50～1.55V。120mAh/g～170mAh/g1～20C倍率充放電。c將鈦酸鋰純相先加入重量百分0.5～10的添加劑及重量百分100～900％1～7.5200～300的溶劑，通過攪拌磨或者超細磨進行球水、乙醇或。鋰離子電池負極材料及其方 [0003] 晶及鋰離子電池在循環(huán)過程中由于體積變化造成的比容量衰減。鈦酸鋰的上述特點保證[0004]盡管鈦酸鋰用于鋰離子動力電池和大規(guī)模儲能電池具有非常顯著的優(yōu)勢，但目前1)(1.55VvsLi+/Li)，與鈷酸鋰、錳酸鋰等常規(guī)正極材料相配合[0006]本發(fā)明的目的還在于提供一種所述鋰離子電池負極材料的方法?？貎r態(tài)鈦酸化學Li4Ti(IV)5xTi(III)xO(12-x/2)其中，0x5IVIII別為[0008]10-3～10-8S/cm[0009]該鋰離子電池負極材料的嵌鋰電位低于化學計量比的鈦酸鋰Li4Ti5O12的嵌鋰電[0010]1.50～1.55V[0011]該鋰離子電池負極材料的可逆比容量為120mAh/g～170mAh/g，可實現(xiàn)1～20C[0012] [0016]c0.5～10100～度升700～85012～48小時，隨爐冷卻至室溫，得到化學計量比的鈦酸鋰純相d中，將干燥后材料放入高溫保護氣體下以5～20℃/分鐘的升溫速度升溫600～7506～24小時，經(jīng)過充分反應(yīng)后，冷卻至室溫，獲得可控價態(tài)鈦酸200～300醛樹脂環(huán)氧樹脂和糠醛樹脂中的一種或者多種所述溶劑為去離子水乙醇或。[0021]充放電性能和更高能量密度等特點。 [0025]圖4是本發(fā)明的實施例1的可控價態(tài)鈦酸鋰(圖中BlueLTO)與對比實施1的化學計量比的鈦酸鋰(圖中Whi TO)的在不加導(dǎo)電劑的條件下裝配成的扣式半電池0.2C和1C倍率電流下的充放電曲線圖。[0026]圖5是本發(fā)明的實施例1的可控價態(tài)鈦酸鋰(圖中BlueLTO)與對比實施1的化學計量比的鈦酸鋰(圖中Whi TO)在添加導(dǎo)電劑的條件下裝配成的扣式半電池0.2C和1C倍率電流下的充放電曲線圖。[0027]圖6是本發(fā)明的實施例1的可控價態(tài)鈦酸鋰(圖中a)與對比實施例1的化學計量比的鈦酸鋰(圖中b)在添加導(dǎo)電劑的條件下裝配成的扣式半電池高倍率的充[0029]為了測試采用本發(fā)明提供的鋰離子電池負極材料的電化學性能，將本發(fā)明中的鋰離子電池負極材料可控價態(tài)鈦酸鋰(LTO)與粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDFSuperP-Li(SPN甲基吡咯烷酮(NMP)LTOPVDFSPNMP＝80101080或90∶10∶0∶80的質(zhì)量比攪拌混合成漿料涂覆在鋁箔表面制成負極以金屬鋰 [0031]按鋰摩爾LiTi＝0.801稱取鋰源和鈦源。本實施例中的鋰源為碳酸14.78份。鈦源為銳鈦礦型鈦礦型二氧化鈦39.94份。將稱取的鋰源和鈦源相混合。將混合后的鋰源和鈦源置于通有空氣的高溫爐內(nèi)以1℃/分鐘的升溫速度升至700進行燒結(jié)。恒溫48小時隨爐冷卻至室溫。燒結(jié)得到的產(chǎn)物為尖晶石結(jié) [0033]10[0034]接著對上述材料進行干燥。干燥的方法可以是加熱蒸發(fā)干燥法、真空加熱干燥法[0035]10600℃，子電池負極材負極材料為可控價態(tài)鈦酸鋰，具體產(chǎn)物如圖1中a容器中所學式表示：[0036]Li4Ti(IV)5-xTi(III)xO(12-IV[0038]圖2為上述實施例中的鋰離子電池負極材料可控價態(tài)鈦酸鋰的XRD圖譜，與[0039]圖3為上述實施例中的鋰離子電池負極材料可控價態(tài)鈦酸鋰的XPS圖譜，與本發(fā)明提供的對比實施例1所的產(chǎn)品化學計量比的鈦酸鋰相比，其Ti2p結(jié)合能從四價鈦Ti(IV)的458.6eV偏移至458.3eV生了三價鈦Ti(III)。經(jīng)過驗一定量的鋰具有較高的導(dǎo)電性，其固有電導(dǎo)率約為10-6S/cm比化學計量比的鈦酸鋰的固有電導(dǎo)電率10-9S/cm要高三個數(shù)量級。 10C20C30C倍率下的可逆比容量分別為149mAh/g132mAh/g、 的鋰源和鈦源在干混設(shè)備中混合2小時。將混合后的鋰源和鈦源置于通有空氣的高溫爐內(nèi)以10℃/分鐘的升溫速度升至900℃進行燒結(jié)。恒溫12小時后隨爐冷卻至室溫。 ％上述混合液加入到超細磨中球磨2小時后噴霧干燥。 將得到的材料在通有高純氬氣的高溫爐內(nèi)以5700℃， 容量分別為165mAh/g和140mAh/g嵌鋰平臺分別約為1.539V和1.504V不加導(dǎo)電劑時其118mAh/g[0047]3 稱取的鋰源和鈦源在干混設(shè)備中混合2小時。 5℃ [0053]0.2C1C容量分別為165mAh/g和166mAh/g嵌鋰平臺分別約為1.538V和1.508V不加導(dǎo)電劑時其130mAh/g[0054]4 稱取的鋰源和鈦源在干混設(shè)備中混合2小時。將混合后的鋰源和鈦源置于通有空氣的高溫爐內(nèi)以5℃/分鐘的升溫速度升至80024后燒結(jié)所得材料的3％加入使固含量為33％得到配比的混合液。將上述混合液加入到 [0057]0.2C1C容量分別為165mAh/g和160mAh/g嵌鋰平臺分別約為1.539V和1.507V不加導(dǎo)電劑時其140mAh/g[0058]1[0059]按鋰鈦摩爾LiTi＝0.801稱取鋰源和鈦源。本實施例中的鋰源為碳酸取碳酸鋰15.15份。鈦源為銳鈦礦型二氧化鈦39.94份。將稱取的鋰源和鈦源在干混設(shè)備中混合2小時。將混合后的鋰