一种锂电池负极材料及其烧结制备方法技术

本发明专利技术涉及锂电池技术领域，具体地说，涉及一种锂电池负极材料及其烧结制备方法。其包括以下重量份的原料：碳酸锂39

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池负极材料及其烧结制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
，具体地说，涉及一种锂电池负极材料及其烧结制备方法。

技术介绍

[0002]锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料，以金属锂或其合金金属为负极材料，使用非水电解质溶液的电池，相较于铅酸电池，锂电池具有更长的使用寿命，并且同等体积下锂电池的电池容量更大，另外铅酸电池会污染环境，而锂电池可以回收较为环保。
[0003]锂电池的负极材料性能直接决定着锂电池的充放电效率、循环性能等，为了提高锂电池的充放电性能，需要对锂电池的负极材料进行改良，一般通过对负极材料进行球化以及表面改性以便于锂电池负极中的锂离子的嵌入脱出，然而现有的锂电池负极在经过多次充放电后，其电极结构不再完整，从而使得电池的容量降低，因此提出一种锂电池负极材料及其烧结制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种锂电池负极材料及其烧结制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，一方面，本专利技术目的在于，提供了一种锂电池负极材料，包括以下重量份的原料：碳酸锂39
‑
57份、石墨25
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36份、钛酸盐27
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35份、导电剂9
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14份、抗氧剂3
‑
9份、胶合剂5
‑
11份；所述胶合剂包括丁苯橡胶、天然橡胶和羧甲基纤维素钠。
[0006]作为本技术方案的进一步改进，所述钛酸盐为钛酸锂，所述导电剂为碳纤维。
[0007]作为本技术方案的进一步改进，所述抗氧剂包括二氧化硅、三氧化二铝、五氧化二磷和三氧化二硼。
[0008]另一方面，本专利技术还提供了一种如上述所述的锂电池负极材料的烧结制备方法，包括以下步骤：S1、将碳酸锂投入水中后向水中充入二氧化碳气体形成悬浮液，并将钛酸盐、导电剂加入于水中形成水解液；S2、将悬浮液与水解液混合并加入石墨与胶合剂形成混合液，对混合液进行加热去水形成糊状物，并对糊状物进行烧结烘干，形成电极坯料；S3、将抗氧剂投入水中搅拌均匀后形成保护液，将保护液涂敷于电极坯料表面并烘干，在电极坯料表面形成保护涂层；S4、将电极坯料经过压辊碾压后，通过模具铣刀去除电极坯料的多余部分，产生符合要求的锂电池负极材料。
[0009]作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，碳酸锂投入水中时，水温为10
‑
25℃。
[0010]作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，对混合液加热前，以5
‑
15rpm/min的转
速搅拌18
‑
32min。
[0011]作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，对糊状物进行烧结烘干时包括三个阶段即升温阶段、保温阶段和降温阶段，升温阶段时加热温度为50
‑
1050℃，保温阶段加热温度为1050
‑
1350℃，降温阶段将温度降至常温。
[0012]作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，保护液在室温下的粘度为2
‑
10mPa
·
s。
[0013]作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，保护涂层的厚度为8
‑
22μm。
[0014]作为本技术方案的进一步改进，所述S4中模具铣刀在切除多余坯料时，使用水溶性切削液浇筑于刀身。
[0015]本专利技术中通过以锂离子嵌入脱出时晶体常数和体积变化较小的钛酸锂作为钛酸盐，提供较为坚固的电极结构，并且通过添加有钛酸盐作为充放电材料，其充放电时xLi++ xe
‑
+ 6C
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LixC6，充电时锂离子插入，放电时锂离子脱插，其中通过添加有胶合剂并以胶合剂中的丁苯橡胶、天然橡胶和羧甲基纤维素钠提供粘结力，保持电极结构的完整性，其中由于丁苯橡胶与天然橡胶的分子结构相似，丁苯橡胶与天然橡胶的相容性好，通过混有天然橡胶能够解决因丁苯橡胶中因反式结构多、结构不规整以及侧基上带有苯环结构，而导致的胶料弹性低的问题，通过在电极表面涂覆有由抗氧剂形成的涂层，能够避免由于电极氧化造成的无效损耗，确保电极的使用寿命，另外抗氧剂中的二氧化硅与胶合剂中的羧甲基纤维素钠反应，羧甲基可通过化学键如共价键等与硅相连，并且连接力较强,可保持硅颗粒之间的连接，能够在硅表面形成类似固体电解质相界面膜的包覆，抑制电解液的分解，从而避免电池多次充放电后的容量降低。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：该锂电池负极材料及其烧结制备方法中，通过添加钛酸锂，由于其晶体在嵌入或脱出锂离子时晶格常数和体积变化都很小，能够避免由于多次充放电导致的结构损坏，提高电极的循环性能和使用寿命，通过将抗氧剂涂敷于电极表面，形成抗氧化涂层，能够避免电极由于氧化导致无效损耗，而通过添加胶合剂，能够提供强粘接力，以保持电极结构的完整性，避免电池容量的下降。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的制备流程图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅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。
[0019]一方面，本实施例目的在于，提供了一种锂电池负极材料，包括以下重量份的原料：碳酸锂39
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57份、石墨25
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36份、钛酸盐27
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35份、导电剂9
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14份、抗氧剂3
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9份、胶合剂5
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11份；胶合剂包括丁苯橡胶、天然橡胶和羧甲基纤维素钠，通过添加有丁苯橡胶、天然橡胶和羧甲基纤维素钠作为胶合剂，能够提供强粘接力，并且丁苯橡胶与天然橡胶共溶，能够
改善胶合剂弹性低的问题，从而对电极进行粘接以保持电极结构的完整性。
[0020]在上述基础上，本专利技术实施例中，钛酸盐为钛酸锂，所述导电剂为碳纤维，通过添加钛酸锂，其晶体在嵌入或脱出锂离子时晶格常数和体积变化都很小，在多次充放电循环中，能够避免由于电极材料来回伸缩导致的结构损坏，提高电极的循环性能和使用寿命，降低因结构受损导致的比容量衰减，通过添加碳纤维，由于碳纤维的线性结构，能够在电极中形成良好的导电网络，能够降低电池内阻及改善电池性能。
[0021]进一步的，抗氧剂包括二氧化硅、三氧化二铝、五氧化二磷和三氧化二硼，通过将抗氧剂涂敷于电极表面，使得微纳米陶瓷粉在电极表面形成抗氧化涂层，能够避免电极由于氧化导致无效损耗，从而提高电极的使用寿命。
[0022]本专利技术中通过以锂离子嵌入脱出时晶体常数和体积变化较小的钛酸锂作为钛酸盐，提供较为坚固的电极结构，并且通过添加有钛酸盐作为充放电材料，其充放电时xLi++ xe
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Li本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池负极材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：碳酸锂39
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57份、石墨25
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36份、钛酸盐27
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35份、导电剂9
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14份、抗氧剂3
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9份、胶合剂5
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11份；所述胶合剂包括丁苯橡胶、天然橡胶和羧甲基纤维素钠。2.根据权利要求1所述的锂电池负极材料，其特征在于：所述钛酸盐为钛酸锂，所述导电剂为碳纤维。3.根据权利要求1所述的锂电池负极材料，其特征在于：所述抗氧剂包括二氧化硅、三氧化二铝、五氧化二磷和三氧化二硼。4.一种如权利要求1
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3中任意所述的锂电池负极材料的烧结制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将碳酸锂投入水中后向水中充入二氧化碳气体形成悬浮液，并将钛酸盐、导电剂加入于水中形成水解液；S2、将悬浮液与水解液混合并加入石墨与胶合剂形成混合液，对混合液进行加热去水形成糊状物，并对糊状物进行烧结烘干，形成电极坯料；S3、将抗氧剂投入水中搅拌均匀后形成保护液，将保护液涂敷于电极坯料表面并烘干，在电极坯料表面形成保护涂层；S4、将电极坯料经过压辊碾压后，通过模具铣刀去除电极坯料的多余部分，产生符合要求的...

【专利技术属性】
技术研发人员：车小林，
申请(专利权)人：青岛龙迪碳材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：