碳包覆钛酸锂及其制备方法、负极极片及其制备方法技术

本申请涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种碳包覆钛酸锂的制备方法、通过该方法制得的碳包覆钛酸锂、负极极片的制备方法以及通过该方法制得的负极极片。碳包覆钛酸锂的制备方法包括以下步骤：将含糖的粮食进行碳化处理后制得碳化石墨；将所述碳化石墨与单晶钛酸锂混合均匀制得混合粉体；将所述混合粉体进行介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨，制得碳包覆钛酸锂。本申请中提供的碳包覆钛酸锂的制备方法制得的碳包覆钛酸锂可以制备成为负极极片，并与正极极片搭配制成软包电池，能够提高在大倍率下的容量保持率以及获得较高的循环稳定性。循环稳定性。循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
碳包覆钛酸锂及其制备方法、负极极片及其制备方法


[0001]本申请涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种碳包覆钛酸锂的制备方法、通过该方法制得的碳包覆钛酸锂、负极极片的制备方法以及通过该方法制得的负极极片。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车市场的快速发展，新能源汽车的销量逐年提升。然而近几年汽车自燃现象时有发生，使得三元石墨电池在动力电池上的应用备受争议，于是人们对安全性能的要求逐渐提高，这给钛酸锂电池提供了很好的机会。钛酸锂电池因其结构和充放电原理与石墨不同，而具有非常好的安全性能，但其较低的本征电子电导率(小于10
‑9s
·
cm
‑1)和锂离子扩散系数给钛酸锂负极材料的电化学性能带来了极为不利的影响，导致电池大倍率充放电性能不佳，严重阻碍了其工业化应用进程。且钛酸锂在循环过程中材料会发生粉化，容量保持率逐渐降低。
[0003]为解决上述问题，研发人员提出多种性能改善方法，比如包覆、掺杂等，其中大多技术难于量产。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，即如何有效提高钛酸锂电池的大倍率充放电性能及容量保持率。本专利技术实施例提供了一种碳包覆钛酸锂的制备方法、通过该方法制得的碳包覆钛酸锂、负极极片的制备方法以及通过该方法制得的负极极片。
[0005]为了实现上述目的，根据本技术方案的第一个方面，本技术方案提供了一种碳包覆钛酸锂的制备方法。
[0006]根据本申请实施例的碳包覆钛酸锂的制备方法，其包括以下步骤：
[0007]将含糖的粮食进行碳化处理后制得碳化石墨；
[0008]将所述碳化石墨与单晶钛酸锂混合均匀制得混合粉体；
[0009]将所述混合粉体进行介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨，制得碳包覆钛酸锂。
[0010]进一步地，所述单晶钛酸锂与所述碳化石墨混合后形成的混合物中所述碳化石墨的质量含量为2～10％。
[0011]进一步地，所述含糖的粮食为棉花、玉米、小麦和土豆中的至少一种。
[0012]进一步地，在所述介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨的步骤中，采用的放电气体介质为惰性气体。
[0013]进一步地，所述惰性气体包括氩气。
[0014]进一步地，在所述介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨的步骤中，所述磨球与所述混合粉体的质量比为(30
‑
60):1。
[0015]进一步地，在所述介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨的步骤中，球磨时间为5
‑
20h。
[0016]进一步地，在所述介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨的步骤中，等离子体放电参数为：电源电压15KV，放电电流为1.5
‑
2.5A。
[0017]为了实现上述目的，根据本技术方案的第二个方面，本技术方案还提供了通过第一方面提供的制备方法制得的碳包覆钛酸锂。
[0018]为了实现上述目的，根据本技术方案的第三个方面，本技术方案还提供了一种负极极片的制备方法，其包括：将通过本申请第一方面所提供的制备方法制得的碳包覆钛酸锂通过制浆、涂布和辊压制得负极极片。
[0019]为了实现上述目的，根据本技术方案的第四个方面，本技术方案还提供了通过第三方面提供的制备方法制得的负极极片。
[0020]本申请中提供的碳包覆钛酸锂的制备方法制得的碳包覆钛酸锂可以制备成为负极极片，并与正极极片搭配制成软包电池，能够提高在大倍率下的容量保持率以及获得较高的循环稳定性。
附图说明
[0021]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例1和对比例在不同倍率充下的容量保持率；
[0024]图2为本专利技术实施例1和对比例在4A/g电流密度下的循环曲线图。
具体实施方式
[0025]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。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。
[0026]本申请实施例中的制备方法用于制备碳包覆钛酸锂及负极极片，该碳包覆碳酸锂可以用作锂离子电池的负极极片的材料，钛酸锂的嵌锂电位远高于锂的析出电位，可以避免放电过程中生成SEI膜，并且钛酸锂在脱/嵌锂过程中体积变化很小，这种“零应变”特性使其表现出优异的循环性能。锂电池选择钛酸锂作为负极材料具有非常好的结构稳定性和安全性能。
[0027]本专利技术实施例提供上述的碳包覆钛酸锂的制备方法，该制备方法包括以下的步骤。
[0028]步骤一，将含糖的粮食进行碳化处理后制得碳化石墨。
[0029]在本步骤中，含糖的粮食优选为含有高糖的粮食作物，其包括但不限于棉花、玉米、小麦和土豆，在这些粮食作物中含有大量的碳元素，是制备碳化石墨的优质原料。将上述粮食制备为碳化石墨的具体方式为高温碳化工艺，可以选择如下的方式进行：将上述粮食作物置于马弗炉中，在氦气保护下600
‑
950℃高温碳化30
‑
120分钟，最终形成不同形态的碳化石墨。
[0030]步骤二，将所述碳化石墨与钛酸锂混合均匀制得混合粉体。
[0031]将步骤一制得的碳化石墨和钛酸锂混合均匀，其中钛酸锂选自单晶钛酸锂，单晶钛酸锂的粒度范围为2.8
‑
16.5μm，获得的混合粉体中，碳化石墨的质量含量为2％
‑
10％，单晶碳酸锂的质量含量为90％
‑
98％。
[0032]步骤三，将所述混合粉体进行介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨，制得碳包覆钛酸锂。
[0033]将磨球和步骤二获得的混合粉体装入球磨罐内，把电极棒和前盖板分别与等离子体电源的正负两极相连。通过真空阀对球磨罐抽真空，随后充入惰性气体，使球磨罐内的压力值达到接通等离子体电源，随后即可启动球磨机，进行介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨。其中设置等离子体电源电压为15kV，电流为1.5A；所述磨球与所述混合粉体的质量比为(30
‑
60):1，球磨时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳包覆钛酸锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含糖的粮食进行碳化处理后制得碳化石墨；将所述碳化石墨与单晶钛酸锂混合均匀制得混合粉体；将所述混合粉体进行介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨，制得碳包覆钛酸锂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述单晶钛酸锂与所述碳化石墨混合后形成的混合物中所述碳化石墨的质量含量为2～10％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含糖的粮食为棉花、玉米、小麦和土豆中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨的步骤中，采用的放电气体介质为惰性气体。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体包括氩气。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨的步骤中，所述磨球与所述混合粉体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，郭洁，洪伟峰，
申请(专利权)人：格力钛新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：