钛酸锂电池材料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种钛酸锂电池材料、其制备方法及应用。该制备方法包括：将部分钛源和锂源混合后依次进行球磨、干燥及一次煅烧，得到一次煅烧料；将一次煅烧料与剩余钛源混合后再次顺序进行球磨、干燥及二次煅烧，得到煅烧产物；对煅烧产物进行筛分，得到钛酸锂电池材料。通过在得到一次煅烧料后再与剩余少量钛源混合，使得少量钛源依附于一次煅烧料的球磨颗粒表面形成钛包覆层，既能有效降低后期高温煅烧时锂的挥发，在煅烧后又能在钛酸锂表面形成TiO2，起到导电剂的作用，进而可抑制电极因高电流而产生的极化，弥补钛酸锂材料的不足。该方法有助于提高锂源利用率，改善钛酸锂样品的导电性能，提升产品稳定性以及生产效率。提升产品稳定性以及生产效率。提升产品稳定性以及生产效率。

【技术实现步骤摘要】
钛酸锂电池材料、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池材料领域，具体而言，涉及一种钛酸锂电池材料、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]钛酸锂电池主要包含正极(目前主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料)、负极(采用钛酸锂)、具有传递锂离子能力的电解液以及可将正负极分开的隔膜。其工作主要是在贫锂与富锂两种状态之间不断转化来完成的。
[0003]在钛酸锂电池中，钛酸锂材料是钛酸锂电池极为重要的组成部分。钛酸锂电池材料通常存在着相纯度偏低，导电性能无法保持稳定等问题。目前钛酸锂材料的制备方式很多，如高温固相法、水热法、溶胶凝胶法等。
[0004]其中，为保证材料的各项性能，高温固相法制备钛酸锂材料通常通过采用多步烧结的方法。比如，申请号201410716583.8的中国专利申请公开了一种锂离子电池负极材料钛酸锂的制备方法，采用三次烧结的方法制备钛酸锂负极材料。但多次烧结势必造成产品产率降低，耗能增加，同时也会带来一定的污染问题。因此，如何改善钛酸锂烧结工艺就成了亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种钛酸锂电池材料、其制备方法及应用，以改善现有技术中烧结时锂源挥发导致钛酸锂晶体结构产生缺陷的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种钛酸锂电池材料的制备方法，该制备方法包括：将锂源和部分钛源混合后依次进行球磨、干燥及一次煅烧，得到一次煅烧料；将一次煅烧料与剩余钛源混合后再次顺序进行球磨、干燥及二次煅烧，得到煅烧产物；对煅烧产物进行筛分，得到钛酸锂电池材料。
[0007]进一步地，锂源和部分钛源摩尔比为1:1.25～1:1.5；优选钛源选自TiO2和/或偏钛酸；优选锂源选自LiOH
·
H2O、碳酸锂中的任意一种或多种。
[0008]进一步地，剩余钛源的质量小于等于钛源总质量的7％，优选小于等于5％。
[0009]进一步地，将部分钛源和锂源混合后依次进行球磨、干燥及一次煅烧，得到一次煅烧料包括：将锂源加入盛有去离子水的容器中搅拌分散，得到锂溶液液；向锂溶液分次加入部分钛源继续搅拌分散，得到预混浆料；优选地，搅拌分散过程中搅拌转速为1750～3500r/min，总的搅拌分散时间为2～4h；将预混浆料依次进行球磨、干燥及一次煅烧，得到一次煅烧料；优选地，球磨的有效功率为0.5～3kwh；优选地，干燥采用喷雾干燥，优选喷雾干燥的喷雾干燥塔进风温度220℃～360℃，出风温度85℃～115℃，雾化器雾化压力0.10MPa～0.80MP；优选地，煅烧的温度为600～900℃，时间为120～480min。
[0010]进一步地，将一次煅烧料与剩余钛源混合后再次顺序进行球磨、干燥及二次煅烧，得到煅烧产物的步骤中，优选地，球磨的有效功率为1～6kwh；优选地，干燥采用喷雾干燥，
优选喷雾干燥的喷雾干燥塔进风温度220℃～360℃，出风温度85℃～115℃，雾化器雾化压力0.10MPa～0.80MP；优选地，煅烧的温度为600～900℃，时间为120～480min。
[0011]进一步地，对煅烧产物进行筛分的步骤中，待煅烧产物冷却后，进行筛分的步骤，优选地，筛分后得到钛酸锂电池材料的粒径D
90
小于等于0.52μm，优选D
99
小于等于0.80μm。
[0012]根据本申请的第二个方面，提供了上述任一种制备方法所制备的钛酸锂电池材料。
[0013]进一步地，该钛酸锂电池材料的相纯度为96.5％～100％。
[0014]进一步地，钛酸锂电池材料的粒径D
90
小于等于0.52μm，优选D
99
小于等于0.80μm；优选地，钛酸锂电池材料的比表面积为97.5～99m2/g；优选地，钛酸锂电池材料的克容量为165.5～166.2mAh/g。
[0015]根据本申请的第三个方面，提供了一种钛酸锂电池负极片，该钛酸锂电池负极片包括上述任一种钛酸锂电池材料。
[0016]根据本申请的第四个方面，提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、电解液及设置于正极与负极之间的隔膜，负极为上述任一种钛酸锂电池负极片。
[0017]应用本专利技术的技术方案，该制备方法将钛源分次加入，先将大部分钛源与锂源混合后依次进行球磨、干燥及煅烧，得到一次煅烧料，然后在一次煅烧后，即在生成LTO后，再次将剩余的小部分钛源与一次煅烧料混合后进行球磨、干燥及煅烧，通过在得到一次煅烧料后再与剩余少量钛源混合，使得少量钛源依附于一次煅烧料的球磨颗粒表面形成钛包覆层，使得晶型更完整，既有效降低依一次煅烧及后期二次煅烧时锂的挥发，煅烧后又能在钛酸锂表面形成TiO2，起到导电剂的作用，进而可抑制电极因高电流而产生的极化，从而弥补了钛酸锂材料的不足。该方法有助于提高锂源利用率，改善钛酸锂样品的导电性能，对保证工业化生产的产品稳定性以及生产效率有着明显的提升效果。
附图说明
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0019]图1为本专利技术的一种优选实施例的钛酸锂电极材料的制备方法流程示意图；
[0020]图2为本专利技术的实施例1的一次球磨喷雾干燥后的产品的电镜结构图；
[0021]图3为本专利技术的实施例1的一次球磨喷雾干燥后产品的电镜结构图；
[0022]图4为本专利技术的实施例1的钛酸锂成品的电镜结构图；
[0023]图5示出了本专利技术的实施例1至7及对比例的XRD结构图；
[0024]图6示出了本专利技术的实施例8至14及对比例的XRD结构图。
具体实施方式
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。
[0026]如
技术介绍
所提到的，现有技术中钛酸锂电池材料由于原料在进行烧结时锂源的挥发，导致钛酸锂晶体结构产生缺陷，得到的钛酸锂材料相纯度偏低，导电性能无法得到保证，因此为改善钛酸锂的上述缺陷，本申请了从烧结工艺进行改进，提供了一种钛酸锂电池
材料的制备方法，该制备方法包括：将锂源和部分钛源混合后依次进行球磨、干燥及一次煅烧，得到一次煅烧料；将一次煅烧料与剩余钛源混合后继续进行球磨、干燥及二次煅烧，得到煅烧产物；对煅烧产物依次进行干燥、煅烧和筛分，得到钛酸锂电池材料。
[0027]上述制备方法先将大部分钛源与锂源混合后依次进行球磨、干燥及一次煅烧，得到一次煅烧料，然后再次将剩余的小部分钛源与一次煅烧料混合后进行球磨、干燥及二次煅烧，通过在得到一次煅烧料后再与剩余少量钛源混合，使得少量钛源依附于一次煅烧料的球磨颗粒表面形成钛包覆层，不仅能有效降低一次煅烧及后期二次高温煅烧时锂的挥发，而且在煅烧后又能够在钛酸锂表面形成TiO2，起到导电剂的作用，进而可抑制电极因高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锂电池材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将锂源和部分钛源混合后依次进行球磨、干燥及一次煅烧，得到一次煅烧料；将所述一次煅烧料与剩余钛源混合后再次顺序进行球磨、干燥及二次煅烧，得到烧结产物；对所述烧结产物进行干燥筛分，得到所述钛酸锂电池材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源与所述部分钛源的摩尔比为1:1.25～1:1.5；优选所述钛源选自TiO2和/或偏钛酸；优选所述锂源选自LiOH
·
H2O、碳酸锂中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述剩余钛源的质量小于等于钛源总质量的7％，优选小于等于5％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，将部分钛源和锂源混合后依次进行球磨、干燥及一次煅烧，得到一次煅烧料包括：将所述锂源加入盛有去离子水的容器中搅拌分散，得到锂溶液；向所述锂溶液分次加入所述部分钛源继续搅拌分散，得到预混浆料；优选地，所述搅拌分散过程中搅拌转速为1750～3500r/min，总的搅拌分散时间为2～4h；将所述预混浆料依次进行球磨、干燥及一次煅烧，得到所述一次煅烧料；优选地，所述球磨的有效功率为0.5～3kwh；优选地，所述干燥采用喷雾干燥，优选所述喷雾干燥的喷雾干燥塔进风温度220℃～360℃，出风温度85℃～115℃，雾化器雾化压力0.10MPa～0.80MP；优选地，所述一次煅烧的温度为600～900℃，时间为120～480min。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将所述一次煅烧料与剩余钛源混合后再次顺序进行球磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：游志江，成信刚，马薇薇，
申请(专利权)人：银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：