一种锂电池缓解胀气的钛酸锂负极及制备方法技术

本发明专利技术属于锂电池负极料技术领域，具体涉及一种锂电池缓解胀气的钛酸锂负极及制备方法。本发明专利技术方法包括如下步骤：将钛酸锂粉末加入无水乙醇溶液中配制为悬浊液，超声处理3～6h，离心分离收集沉淀，烘干，获得改性钛酸锂粉；将改性钛酸锂粉加入碳酸乙烯酯，搅拌混合均匀，获得悬浊液备用；将苯甲醇引发剂和1,8

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池缓解胀气的钛酸锂负极及制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池负极料
，具体涉及一种锂电池缓解胀气的钛酸锂负极及制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池以其能量密度高，价格低，自放电小，无污染和无记忆效应等特点，在商业上获得了巨大的成功，并在实际中得到广泛应用。目前商用锂离子电池负极材料以石墨和硅为主，石墨负极的容量较小，硅基负极材料虽然容量较高，但其循环性能非常不稳定。特别是在大倍率充放电情况下，石墨和硅负极的衰减非常严重，会严重影响锂离子电池的循环寿命。
[0003]钛酸锂材料作为一种新型锂离子电池负极材料，具有优异的倍率性能和稳定的结构，在电池的快充能力上具有非常明显的优势，同时对温度的响应不明显，适用于各种高温恶劣环境。但是在充放电过程中，钛酸锂会催化电解液中的六氟磷酸锂分解为LiF和PF5，会导致大量气体产生，导致电池鼓包，对其循环性能影响非常大。
[0004]针对这一问题，专利申请CN201410306738.0提出了一种表面酯化物修饰的钛酸锂材料制备方法，主要包括以下两个步骤：1)钛酸锂材料表面羟基改性；2)钛酸锂材料表面羟基酯化接枝包覆。本专利技术通过对材料表面进行原位接枝包覆，一方面能够消除钛酸锂材料的表面悬键，抑制钛酸锂材料表面作为路易斯酸对电解液分解的催化过程；另一方面在钛酸锂材料表面形成分子层厚度的具有Li离子能够通过但电子绝缘特性的保护膜层，避免了活性材料与电解液界面的直接接触而发生的副反应。通过该方法改性的钛酸锂材料很好的解决了电池充放电循环过程中持续产生气体导致电池鼓胀的问题。
[0005]专利申请CN201510062402.9提出了一种防止尖晶石钛酸锂基锂离子电池胀气的电解液体系。在有机电解液体系中加入添加剂，该添加剂在电池循环过程中由于自身的还原反应在Li4Ti5O
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电极表面形成一层固体电解质膜，阻止钛酸锂电极和有机电解液的直接接触，从而防止产生胀气；添加剂由有机硼酸锂盐和含酰胺基团或酰亚胺基团的有机物组成，添加剂的添加量为电解液体系总重量的0.2-10wt％。本专利技术采用有机硼酸锂盐作为有机电解液的成膜添加剂，其在电池循环过程中由于自身的还原反应在电极表面形成一层稳定的SEI膜，而含酰胺或酰亚胺基团的有机物则可以与电解液中的痕量水分反应，抑制LiPF6高温下的解离，从而防止胀气现象，提高了电池的循环寿命。因此，针对钛酸锂负极的胀气的抑制具有十分重要的实际意义。
[0006]专利申请CN201610872147.9 公开了一种防胀气添加剂及其适用的钛酸锂电池，添加剂为含氮磷酸酯/亚磷酸酯衍生物，其适用的钛酸锂电池电池包括钛基负极活性材料和碳酸酯或长链醚类溶剂电解液。本专利技术提供的防胀气添加剂与现有的钛酸锂电池符合很好，不需要更换薄膜、正极材料、外壳；可有效抑制钛酸锂电池的胀气现象。本专利技术提供的防胀气添加剂及其适用的钛酸锂电池成分清晰，制备方法简单，适合工业应用，在动力电池和储能电池领域具有广泛的应用前景。
[0007]专利申请CN201510715892.8公开了一种不胀气的钛酸锂电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，电解液主要由离子液体、锂盐组成。该钛酸锂电池使用离子液体电解液，替代传统六氟磷酸锂（LiPF6）有机溶剂电解液，从根本上解决钛酸锂电池在充电过程中，富锂态钛酸锂（Li7Ti5O
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）在六氟磷酸锂（LiPF6）的催化作用下，与烷基碳酸酯有机溶剂发生脱羧基、脱羰基和脱氢反应而产气的问题。本专利技术钛酸锂电池在充放电及存储的过程中不产生气体，有利于提高钛酸锂电池的循环寿命和储存寿命。
[0008]专利申请CN201410056599.0公开了一种钛酸锂负极材料，包括表面包覆疏水性基团的钛酸锂颗粒，疏水化基团和钛酸锂颗粒之间的键合方式为共价键连接。本专利技术的表面疏水的钛酸锂，降低了钛酸锂的催化活性，从而显著改善钛酸锂电池的胀气问题，提高钛酸锂电池的高温性能。此外，本专利技术还公开了对钛酸锂颗粒表面进行疏水化处理的方法，有效的实现了钛酸锂的表面疏水化。另一方面，本专利技术还公开了一种应用本专利技术的钛酸锂负极材料的锂离子电池。
[0009]专利申请CN201510226066.7 公开了一种以钛酸锂为负极的锂离子电池抑制胀气的工艺，包括以下步骤：1）以一定压力（0~10mpa）、一定温度（0~70℃）加热，真空（0~-0.1MPa）化成。2）以红外加热和加压搁置（时间2h~72h，远红外线加热方式60℃~85℃，直接辐射至电池，电池所处环境真空）。3）红外加热一次抽气封装（温度50~70℃）。本专利技术采用红外加热、真空以及压力在锂电工艺中的使用，充分的将钛酸锂所产气体排出，彻底解决了钛酸锂在电池产气的问题，并实现了钛酸锂材料”零“应变的性能，提高了钛酸锂电池的倍率性能和使用寿命。所述钛酸锂电池5C循环3000周容量剩余90.1%，厚度膨胀1.8%。
[0010]专利申请 CN201911296775.7 公开了一种抑制胀气的钛酸锂电芯及其制备方法，制备方法步骤如下：钛酸锂与导电剂、粘结剂、抑制胀气添加剂进行混合合浆，制得钛酸锂极片；对钛酸锂极片进行喷涂处理，在其表面喷涂一层绝缘层，然后经分切后与正极片、隔膜进行卷绕/叠片等工序制备钛酸锂电芯；钛酸锂电芯经过注液、化成、老化等工序后得到钛酸锂电芯。本专利技术通过在钛酸锂极片的原料组分中引入抑制胀气添加剂，促使钛酸锂材料表面形成致密的SEI膜，降低电池胀气；并在钛酸锂极片的表面喷涂绝缘层，将钛酸锂材料与电解液隔离开，避免直接接触反应，从而降低产气的风险；本专利技术还对化成及老化工艺进行改善，严格控制环境中的水分，制备得到性能优异的钛酸锂电芯。
[0011]专利申请CN201410057460.8 公开了一种钛酸锂电池及其电解液，旨在提供一种能抑制钛酸锂电池产气以避免电池在高温时胀气的钛酸锂电池及其电解液。该钛酸锂电池包括负极材料和电解液，所述负极材料为钛酸锂，所述电解液包括锂盐、有机溶剂以及添加剂，所述添加剂包括双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、1,3-丙烷磺内酯(PS)中的一种或多种组合，所述添加剂的使用质量相当于所述锂盐和所述有机溶剂总质量的1%~5%。本专利技术可广泛应用于钛酸锂电池领域。

技术实现思路

[0012]针对现有钛酸锂负极胀气严重的问题，本专利技术的目的是提出一种锂电池缓解胀气的钛酸锂负极制备方法。
[0013]为达到上述目的，本专利技术的所述一种锂电池缓解胀气的钛酸锂负极制备方法包括如下步骤：
(1).将钛酸锂粉末加入无水乙醇溶液中配制为悬浊液，超声处理3～6h，离心分离收集沉淀，在真空干燥箱中烘干，获得改性钛酸锂粉；(2).将步骤(1)中获得的改性钛酸锂粉加入碳酸乙烯酯，搅拌混合均匀，获得悬浊液备用；(3).将苯甲醇引发剂和1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯（DBU）催化剂加入二氯甲烷中，缓慢搅拌至完全溶解，之后与步骤（2）中获得的悬浊液共混，将体系密封后水浴加热至50～60℃，反应6～8h后加入正己烷，静本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池缓解胀气的钛酸锂负极制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1).将钛酸锂粉末加入无水乙醇溶液中配制为悬浊液，超声处理3～6h，离心分离收集沉淀，在真空干燥箱中烘干，获得改性钛酸锂粉；(2).将步骤(1)中获得的改性钛酸锂粉加入碳酸乙烯酯，搅拌混合均匀，获得悬浊液备用；(3).将苯甲醇引发剂和1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯（DBU）催化剂加入二氯甲烷中，缓慢搅拌至完全溶解，之后与步骤（2）中获得的悬浊液共混，将体系密封后水浴加热至50～60℃，反应6～8h后加入正己烷，静置15～25min后过滤分离沉淀，在真空烘箱中干燥，获得改性钛酸锂负极材料。2.根据权利要求1所述一种锂电池缓解胀气的钛酸锂负极的制备方法，其特征在于，按原料质量份数计，钛酸锂50～100份，碳酸乙烯酯100～150份，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，廖健淞，司文彬，李钧，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：