一种钛酸锂负极材料、制备方法、负极极片及锂离子电池技术

本发明专利技术公开了一种钛酸锂负极材料、制备方法、负极极片及锂离子电池，钛酸锂负极材料包括固体量、分散剂以及分散介质；固体量与分散介质质量比为(0.2‑0.6)：(0.4‑0.8)；固体量包括锂源、钛源以及碳纳米管；锂源、钛源以及碳纳米管与分散剂质量比为1：(2‑2.6)：(0.005‑0.04)：(0.005‑0.04)。制得的钛酸锂负极材料应用于负极极片，制成锂离子电池时，其克容量高，倍率性能优越；适合工业化生产，应用前景广阔。

A lithium titanate negative electrode material, preparation method, negative electrode piece and lithium-ion battery

The invention discloses a lithium titanate negative electrode material, a preparation method, a negative electrode sheet and a lithium-ion battery. The negative electrode material of lithium titanate includes a solid amount, a dispersant and a dispersion medium; the mass ratio of the solid amount to the dispersion medium is (0.2-0.6): (0.4-0.8); the solid amount includes a lithium source, a titanium source and a carbon nanotube; the mass ratio of the lithium source, a titanium source and a carbon nanotube to the dispersant is 1: (2-2.6 )\uff1a(0.005\u20110.04)\uff1a(0.005\u20110.04)\u3002 The lithium titanate anode material is suitable for industrial production and has a wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种钛酸锂负极材料、制备方法、负极极片及锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种钛酸锂负极材料、制备方法、负极极片及锂离子电池。
技术介绍
与石墨作为负极材料的其他动力电池相比，采用钛酸锂作为负极材料的动力电池具有明显的优势：电池的安全性能优势明显，尖晶石型的钛酸锂负极材料充放电电压平稳，嵌锂电位较高，电压平台1.55V，远高于锂析电位，因此电池在充放电过程中不会析出锂枝晶，导致刺穿隔膜引起短路安全问题；低温性能好。钛酸锂电池非常适合用于寒冷地区，低温条件下钛酸锂材料仍然具有高的锂离子扩散系数；倍率性能好。钛酸锂材料扩散系数高，具有三维锂离子通道，适合用于高功率车型如AGV、矿用车等；循环性能好。由于钛酸锂负极材料电压平台高的特点，导致钛酸锂全电池能量密度相对偏低。现在也有提高钛酸锂电池能量密度的方式，例如，通过简单的三步水热法制备出了超薄Li4Ti5O12纳米片(HLTO-NS)组装的分级结构微球，表现出良好的电化学性能。但是，该方法虽然提高了材料的克容量，但对材料倍率性能提高没有太大作用，同时三步水热法成本高，不适合工业化生产。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种钛酸锂负极材料、制备方法、负极极片及锂离子电池，本钛酸锂负极材料应用于负极极片，制成锂离子电池时，其克容量高，倍率性能优越。一种钛酸锂负极材料，包括固体量、分散剂以及分散介质；所述固体量与分散介质质量比为(0.2-0.6)：(0.4-0.8)；所述固体量包括锂源、钛源以及碳纳米管；所述锂源、钛源以及碳纳米管与分散剂质量比为1：(2-2.6)：(0.005-0.04)：(0.005-0.04)。优选地，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂中的一种或几种。优选地，所述钛源为金红石以及锐钛矿中的至少一种。优选地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管以及多壁碳纳米管中的至少一种。优选地，所述分散剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素纳、十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚氧乙烯基醚中的一种或多种。优选地，所述分散剂为烷基酚聚氧乙烯基醚。优选地，所述分散介质为水。一种钛酸锂负极材料的制备方法，方法包括：将锂源、钛源、碳纳米管、分散剂、分散介质加入球磨机进行球磨混合，球磨转速为3000-10000r/min，球磨3-8h，球磨后的浆料颗粒平均粒径D50小于0.5um；将浆料进行喷雾干燥，雾化器温度为180-260℃，浆料流速为0.01-0.1L/min，得到颗粒粒径为5-30um的前驱体；将前驱体置于马弗炉内惰性环境烧结，采用阶梯式升温，25-600℃范围内升温速率为8-12℃/min，600℃-850℃范围内升温速率2-4℃/min，保温3-24h，过筛，得到灰白色钛酸锂负极材料。一种负极极片，包括导电剂、增稠剂、粘结剂、铝箔以及上述的钛酸锂负极材料，所述导电剂、增稠剂、粘结剂以及钛酸锂负极材料均匀混合并加入溶剂中得到浆料，浆料涂覆在铝箔上，形成负极极片。一种锂离子电池，包括正极极片、隔膜、电解液以及上述的负极极片。本专利技术提供了一种钛酸锂负极材料、制备方法、负极极片及锂离子电池，本制备方法以锂源、钛源为原材料，掺混碳纳米管，引入分散剂，由于分散剂具有很长的非极性基团，特别是烷基酚聚氧乙烯基醚分散剂，疏水能力强，醚基亲水基团与水分子以氢键形式连接，亲水基把疏水基包在里面，周围联结很多水分子，形成较大的亲水基团，具有很高的HLB值，使得分散效果好，适合用纳米颗粒物质的分散，烧结时高温反应更加充分；制得的钛酸锂负极材料应用于负极极片，制成锂离子电池时，其克容量高，倍率性能优越；适合工业化生产，应用前景广阔。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。一种钛酸锂负极材料，包括固体量、分散剂以及分散介质；固体量与分散介质质量比为(0.2-0.6)：(0.4-0.8)；固体量包括锂源、钛源以及碳纳米管；锂源、钛源以及碳纳米管与分散剂质量比为1：(2-2.6)：(0.005-0.04)：(0.005-0.04)。其中，锂源为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂中的一种或几种；钛源为金红石以及锐钛矿中的至少一种；碳纳米管为单壁碳纳米管以及多壁碳纳米管中的至少一种；分散剂为聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素纳(CMC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、烷基酚聚氧乙烯基醚(OP-10)中的一种或多种；分散剂为烷基酚聚氧乙烯基醚；分散介质为水。一种钛酸锂负极材料的制备方法，方法包括：将锂源、钛源、碳纳米管、分散剂、分散介质加入球磨机进行球磨混合，球磨转速为3000-10000r/min，球磨3-8h，球磨后的浆料颗粒平均粒径D50小于0.5um；将浆料进行喷雾干燥，雾化器温度为180-260℃，浆料流速为0.01-0.1L/min，得到颗粒粒径为5-30um的前驱体；将前驱体置于马弗炉内惰性环境烧结，采用阶梯式升温，25-600℃范围内升温速率为8-12℃/min，600℃-850℃范围内升温速率2-4℃/min，保温3-24h，过筛，得到灰白色钛酸锂负极材料。其中，球磨机一般采用搅拌球磨机或者行星球磨机；D50小于0.5um的浆料粘接成5-30um的前驱体，前驱体内部有大量孔隙。一种负极极片，包括导电剂、增稠剂、粘结剂、铝箔以及上述的钛酸锂负极材料，所述导电剂、增稠剂、粘结剂以及钛酸锂负极材料均匀混合并加入溶剂中得到浆料，浆料涂覆在铝箔上，形成负极极片。一种锂离子电池，包括正极极片、隔膜、电解液以及上述的负极极片。具体实施例1一种钛酸锂负极材料，包括固体量、烷基酚聚氧乙烯基醚以及水；固体量与水质量比为0.4：0.6；固体量包括碳酸锂、锐钛矿以及多壁碳纳米管浆料；碳酸锂、锐钛矿以及多壁碳纳米管浆料与烷基酚聚氧乙烯基醚质量比为1：2.6：0.005：0.005。一种钛酸锂负极材料的制备方法，方法包括：将碳酸锂、锐钛矿、多壁碳纳米管浆料、烷基酚聚氧乙烯基醚、水加入行星球磨机进行球磨混合，球磨转速为8000r/min，球磨5h，球磨后的浆料颗粒平均粒径D50小于0.5um；球磨后的浆料球磨后的浆料静置30分钟，测其上下层固含量。将浆料进行喷雾干燥，雾化器温度为26本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛酸锂负极材料，其特征在于，包括固体量、分散剂以及分散介质；/n所述固体量与分散介质质量比为(0.2-0.6)：(0.4-0.8)；/n所述固体量包括锂源、钛源以及碳纳米管；/n所述锂源、钛源以及碳纳米管与分散剂质量比为1：(2-2.6)：(0.005-0.04)：(0.005-0.04)。/n

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锂负极材料，其特征在于，包括固体量、分散剂以及分散介质；
所述固体量与分散介质质量比为(0.2-0.6)：(0.4-0.8)；
所述固体量包括锂源、钛源以及碳纳米管；
所述锂源、钛源以及碳纳米管与分散剂质量比为1：(2-2.6)：(0.005-0.04)：(0.005-0.04)。


2.根据权利要求1所述的钛酸锂负极材料，其特征在于，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的钛酸锂负极材料，其特征在于，所述钛源为金红石以及锐钛矿中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的钛酸锂负极材料，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管以及多壁碳纳米管中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的钛酸锂负极材料，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素纳、十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚氧乙烯基醚中的一种或多种。


6.根据权利要求5所述的钛酸锂负极材料，其特征在于，所述分散剂为烷基酚聚氧乙烯基醚。


7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：周奇，周晓航，易四勇，娄忠良，
申请(专利权)人：桑顿新能源科技长沙有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43