一种钛酸锂电极材料及其在复合电池和备电电源中的应用制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种钛酸锂电极材料及其在复合电池和备电电源中的应用。其制备方法包括以下步骤：S1.将锂源、有机碳源、分散剂加入到溶剂中并混合均匀，得到A浆液；将钛源、磷酸钛锂、N

【技术实现步骤摘要】
一种钛酸锂电极材料及其在复合电池和备电电源中的应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种钛酸锂电极材料及其在复合电池和备电电源中的应用。

技术介绍

[0002]目前，钛酸锂负极材料逐渐成为储能系统的选择之一，钛酸锂电池因其独特的优点而在要求长循环寿命、低温、大倍率、高安全要求的场合具有潜在的应用，这些优点包括：第一，钛酸锂是一种零应变材料，在满充与满放时体积几乎不发生任何变化，可避免在循环过程中体积变化造成的容量衰减，因此以钛酸锂作为阳极活性物质的锂离子电池比以石墨、锡硅合金作为阳极活性物质的锂离子电池具有更长的循环寿命；第二，钛酸锂相对于锂的电位约为1.55V，远大于析锂电位，因此不会出现像石墨那样因析锂而造成的安全问题；第三，以钛酸锂作为阳极活性物质的锂离子电池相对于以石墨作为阳极活性物质的锂离子电池具有更好的安全性能和低温性能，且能够进行大倍率的充电和放电。
[0003]但是目前的钛酸锂负极材料也普遍存在导电性能差、电解液相容性差等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种钛酸锂电极材料，通过对其组分及制备方法的优化，使其具有不错的导电性和电解液相容性，同时各项性能满足国家标准。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006]一种钛酸锂电极材料，所述钛酸锂电极材料的制备方法包括以下步骤：
[0007]S1.将锂源、有机碳源、分散剂加入到溶剂中并混合均匀，得到A浆液；
[0008]将钛源、磷酸钛锂、N
‑
甲基吡咯烷酮和碳纳米管混合均匀，得到B浆液；
[0009]S2.将所述A浆液在惰性气氛下，升温至800～900℃热处理36～72小时，得到锂碳复合材料，优选的，热处理时间为48小时；
[0010]S3.将所述锂碳复合材料加入B浆液，混合均匀后得到前驱体材料；
[0011]S4.将所述前驱体材料进行喷雾造粒，之后在300～500℃烧结10～15小时，得到钛酸锂粉体；
[0012]S5.将所述钛酸锂粉体浸泡于稀盐酸溶液中1.5～2小时，经分离干燥后，得到钛酸锂电极材料。
[0013]进一步的，所述制备方法的步骤S1中，所述锂源为包括钛酸锂、碳酸锂、偏铝酸锂和氢氧化锂的混合物。
[0014]进一步的，所述混合物中钛酸锂、碳酸锂、偏铝酸锂和氢氧化锂的质量比为2:1:1:1。
[0015]进一步的，所述制备方法的步骤S1中，所述有机碳源包括葡萄糖、蔗糖、柠檬酸中的一种或多种；
[0016]和/或，所述制备方法的步骤S1中，所述分散剂包括聚乙二醇、聚乙烯醇和十二烷
基苯磺酸钠中的一种或多种；
[0017]和/或，所述制备方法的步骤S1中，所述溶剂包括甲基丙烯酸树脂。
[0018]进一步的，所述制备方法的步骤S1中，所述钛源包括二氧化钛。
[0019]进一步的，所述制备方法的步骤S1中，所述锂源、有机碳源、分散剂和溶剂的质量比为：45～55：8～12：2～5：120～150。
[0020]进一步的，所述制备方法的步骤S1中，所述锂源、钛源、磷酸钛锂、N
‑
甲基吡咯烷酮和碳纳米管的质量比为：45～55：35～45：5：60～70：6～10。
[0021]进一步的，所述制备方法的步骤S4中，所述喷雾造粒时，入风温度为200～300℃，进料速率为15～25ml/min，空气流量为100～150L/h，出风温度为50～80℃。
[0022]进一步的，其特征在于，所述制备方法的步骤S5中，所述稀盐酸溶液的浓度为0.1mol/L，所述稀盐酸中还加入了聚苯胺，所述聚苯胺的加入量为10g/L。
[0023]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过掺杂磷酸钛锂，有效的提高了电极材料的导电率，且本专利技术电极材料的制备工艺简单，能耗低，绿色经济。
[0024]说明书附图
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：
[0026]图1为本专利技术的钛酸锂电极材料制备方法流程示意图。
具体实施方式
[0027]下面进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。
[0028]实施例1
[0029]一种钛酸锂电极材料，其制备方法包括以下步骤：
[0030]S1.称取钛酸锂1000g，碳酸锂500g，偏铝酸500g，氢氧化锂500g；称取葡萄糖和蔗糖的混合物500g(其中葡萄糖200g，蔗糖300g)，称取十二烷基苯磺酸钠250g，称取甲基丙烯酸树脂6500g。
[0031]将上述称取的锂源、有机碳源、十二烷基苯磺酸钠加入到甲基丙烯酸树脂中并搅拌均匀，得到A浆液。
[0032]称取二氧化钛1000g，磷酸钛锂130g，N
‑
甲基吡咯烷酮1500g，碳纳米管250g。
[0033]将上述称取的钛源、磷酸锂钛、N
‑
甲基吡咯烷酮和碳纳米管混合均匀，得到B浆液。
[0034]S2.将所述A浆液在惰性气氛下，升温至850～900℃热处理48小时，得到锂碳复合材料；
[0035]S3.将所述锂碳复合材料加入B浆液，混合均匀后得到前驱体材料；
[0036]S4.将所述前驱体材料进行喷雾造粒，之后在500℃烧结15小时，得到钛酸锂粉体；喷雾造粒时，入风温度为250℃，进料速率为25ml/min，空气流量为150L/h，出风温度为80℃。
[0037]S5.将所述钛酸锂粉体浸泡于加入了聚苯胺的浓度为0.1mol/L盐酸溶液中1.5小时，经常规的分离干燥后，得到钛酸锂电极材料。其中，聚苯胺的加入量为10g/L。
[0038]使用上述制备的钛酸锂电极材料按照专利技术专利CN106252623A实施例1中的方法制
备钛酸锂扣式电池。
[0039]即取9g上述制备的钛酸锂电极材料、0.5g导电剂SP、0.5g聚偏氟乙烯(粘结剂)与220mL N
‑
甲基吡咯烷酮混合均匀，涂膜于铜箔上制成膜片，以锂片为负极，celegard 2400为隔膜，1mol/L LiPF6/EC+DMC(体积比1:1)为电解液(EC即碳酸乙烯酯，DMC即碳酸二乙酯)，在氧气和水含量均低于0.1ppm的手套箱中组装扣式电池。
[0040]使用上述制备的钛酸锂电极材料按照专利技术专利CN106129394 A实施例1中的方法制备钛酸锂软包电池。
[0041]即以上述制备的钛酸锂电极材料为负极，以三元材料LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2为正极。隔膜采用celegard2400。电解液由LiPF6和非水有机溶剂组成，LiPF6的浓度为1.3mol/L，非水有机溶剂由体积比为1:1的EC、DEC组成；按现有技术组装成7Ah软包电池。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锂电极材料，其特征在于，所述钛酸锂电极材料的制备方法包括以下步骤：S1.将锂源、有机碳源、分散剂加入到溶剂中并混合均匀，得到A浆液；将钛源、磷酸钛锂、N
‑
甲基吡咯烷酮和碳纳米管混合均匀，得到B浆液；S2.将所述A浆液在惰性气氛下，升温至800～900℃热处理36～72小时，得到锂碳复合材料；S3.将所述锂碳复合材料加入B浆液，混合均匀后得到前驱体材料；S4.将所述前驱体材料进行喷雾造粒，之后在300～500℃烧结10～15小时，得到钛酸锂粉体；S5.将所述钛酸锂粉体浸泡于稀盐酸溶液中1.5～2小时，经分离干燥后，得到钛酸锂电极材料。2.根据权利要求1所述的一种钛酸锂电极材料，其特征在于，所述制备方法的步骤S1中，所述锂源为包括钛酸锂、碳酸锂、偏铝酸锂和氢氧化锂的混合物。3.根据权利要求2所述的一种钛酸锂电极材料，其特征在于，所述混合物中钛酸锂、碳酸锂、偏铝酸锂和氢氧化锂的质量比为2:1:1:1。4.根据权利要求1所述的一种钛酸锂电极材料，其特征在于，所述制备方法的步骤S1中，所述有机碳源包括葡萄糖、蔗糖、柠檬酸中的一种或多种；和/或，所述制备方法的步骤S1中，所述分散剂包括聚乙二醇、聚乙烯醇和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇童，陈谦，李冰，任磊，刘文峰，邓瑞龙，李强，夏敏丽，成谦，常哲铭，
申请(专利权)人：深圳电网智慧能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：