表面改性的钛酸锂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种表面改性的钛酸锂及其制备方法。在所述表面改性的钛酸锂中，所述钛酸锂的表面分布的钝化基团为-O-P-RR’R’’、-O-P-(OR)R’R’’、-O-P-(OR)(OR’)R’’、-O-P-(OR)(OR’)(OR’’)，其中R、R’、R’’为相同或不同的C1～C8的烷基或烯基，所述钝化基团与钛酸锂之间以键连或桥连的方式键合。本发明专利技术提供的表面改性的钛酸锂，其能有效地降低其催化活性，减少锂离子电池的胀气，进而提高了钛酸锂电池的高温存储和高温循环性能；本发明专利技术制备方法简单、重复性好、成本低廉且对环境的污染小，适合于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种。
技术介绍
钛酸锂作为一种零应变材料，当它作为锂离子电池的负极材料时，锂离子电池具有良好的循环性能和较长的使用寿命等特点。研究发现使用钛酸锂作为负极材料时，锂离子电池在常温下的循环寿命可达20000次以上，这使得钛酸锂在锂离子电池中具有很好的应用前景。此外，使用钛酸锂作为负极材料的锂离子电池(以下简称“钛酸锂电池”)还具有放电电压平稳和电压平台高的特点，不会产生析锂现象、因此具有很高的安全性，在电动汽车中具有很大的应用优势。但是，钛酸锂电池高温循环性能差，且会产生较多的气体，导致其使用寿命极大缩减。目前多采用包覆的方法来抑制产气。CN102376947A提供了一种用氧化铝包覆纳米钛酸锂复合材料的方法，通过在钛酸锂的表面包覆有一层均匀的氧化铝以抑制钛酸锂电池在存储和循环时的胀气。CN101764209A提供了一种具有表面包覆层的钛酸锂复合电极材料，通过采用氧化物、磷酸盐、LiMPO4 (其中M是镁、铁、钴、镍、铬、钛或钒)等对钛酸锂进行包覆以在表面形成一层保护膜，从而改变钛酸锂活性材料表面物理和化学特性，减少与电解液的反应，进而减少胀气。通过对钛酸锂进行包覆在一定程度上可以抑制产气现象，但是由于包覆不完全，存在一些反应活性位点未被包覆，这些活性位点仍然会与电解液接触并反应，因此表面包覆不能从根本上解决这个问题。钛酸锂在未充电时钛为+4价,充电过程中钛的部分+4价变为+3价,这种价态的相互转化，使其具有较强的催化活性，导致锂离子电池的产气。因此，降低钛的催化活性对钛酸锂电池的产气、高温存储及高温循环性能等具有至关重要的作用。如果能够通过钛酸锂颗粒的表面改性来降低钛酸锂颗粒的催化活性，就能够有效地控制锂离子电池的产气，进而提高钛酸锂电池的高温性能。因此有必要提供一种表面改性的钛酸锂，以降低钛酸锂的催化活性，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。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种，其能降低钛酸锂颗粒的催化活性，从而减少锂离子电池的胀气，进而能提高锂离子电池的高温存储与循环性能。为了实现上述目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种表面改性的钛酸锂，所述钛酸锂的表面分布的钝化基团为-0-P-RR’ R’’、-O-P-(OR)R’ R’’、-O-P-(OR) (0R’ )R’’、-O-P-(OR) (OR’ ) (OR’’)，其中R、R’、R’’为相同或不同的Cl C8的烷基或烯基，所述钝化基团与钛酸锂之间以键连或桥连的方式键合。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种表面改性的钛酸锂制备方法，其用于制备根据本专利技术第一方面的表面改性的钛酸锂，包括步骤:将钛酸锂颗粒溶于第一无水有机溶剂，得到悬浊液；将有机磷化合物加入所述悬浊液中；待反应结束后，将悬浊液进行抽滤；将抽滤后得到的固体采用第二无水有机溶剂对其洗涤，烘干后得到表面改性的钛酸锂；其中，所述有机磷化合物为由通式(1)0=P-RR’ R’’表示的氧化膦类化合物、由通式(2)O=P-(OR)Rj R’’表示的次膦酸酯类化合物、由通式(3) O=P-(OR) (OR’)R’’表示的膦酸酯类化合物、或由通式(4) O=P-(OR) (OR，) (OR，，)表示的磷酸酯类化合物，其中R, R，，R，，分别为相同或不同的C1-C8的烷基或烯基。本专利技术的有益效果如下:本专利技术的钛酸锂的表面改性能够避免钛酸锂与其它分子接触，有效地降低其催化活性，减少锂离子电池的胀气，进而提高了钛酸锂电池的高温存储和高温循环性能；本专利技术制备方法简单、重复性好、成本低廉且对环境的污染小，适合于工业化生产。附图说明图1为本专利技术的实施例1中表面改性的钛酸锂的组装成的扣式电池的充放电循环曲线图。具体实施例方式下面详细说明根据本专利技术的以及实施例。首先说明根据本专利技术第一方面的表面改性的钛酸锂。根据本专利技术第一方面的表面改性的钛酸锂，所述钛酸锂的表面分布的钝化基团为-O-P-RR ’ R，，、-O-P-(OR) R，R，，、-O-P-(OR) (OR，) R，，、-0_P-(OR) (OR，) (OR，，)，其中 R、R’、R’’为相同或不同的Cl CS的烷基或烯基，所述钝化基团与钛酸锂之间以键连或桥连的方式键合。钝化基团和钛酸锂颗粒之间以共用电子对的形式形成配位键，配位键的存在稳定住钛，减弱了钛酸锂与其他分子的接触，能极大的降低钛酸锂的催化活性，从而降低其产气，减小了电芯在高温存储和高温循环时膨胀的厚度，进而提高了钛酸锂电池的高温存储性能和高温循环性能。在根据本专利技术第一方面的表面改性的钛酸锂中，所述钛酸锂为纯的钛酸锂、具有表面包覆层的钛酸锂、以及掺杂的钛酸锂中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面的表面改性的钛酸锂中，优选地，所述具有表面包覆层的钛酸锂的包覆层为金属氧化物或其复合氧化物；磷酸铝、磷酸镁、氟化锂、磷酸锂以及LiMPO4中的一种或几种；其中，所述金属氧化物或其复合氧化物中的金属为Mg、Al、S1、T1、V、Zr、Sc、Mn、Cr、Co、N1、Zn、Ce ；LiMPO4 中的 M 为 Mg、Fe、Co、N1、Cr、T1、V。在根据本专利技术第一方面的表面改性的钛酸锂中，优选地，所述掺杂的钛酸锂为钛酸锂中掺杂有Nb、Mg、Zn、La、Zr、N、Al以及Y离子中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面的表面改性的钛酸锂中，优选地，具有表面包覆层的钛酸锂的粒径为IOnm-1OO iim，优选为50nm_1000nm。在根据本专利技术第一方面的表面改性的钛酸锂中，优选地，所述烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正辛基中的至少一种，所述烯基为乙烯基。再次说明根据本专利技术第二方面的表面改性的钛酸锂的制备方法。根据本专利技术第二方面的表面改性的钛酸锂的制备方法，其用于制备根据本专利技术第一方面的表面改性的钛酸锂，包括步骤:将钛酸锂颗粒溶于第一无水有机溶剂，得到悬浊液；将有机磷化合物加入所述悬浊液中；待反应结束后，将悬浊液进行抽滤；将抽滤后得到的固体采用第二无水有机溶剂对其洗涤，烘干后得到表面改性的钛酸锂；其中，所述有机磷化合物为由通式(1)0=P-RR’ R’’表示的氧化膦类化合物、由通式(2)0=P-(0R)R’ R’’表示的次膦酸酯类化合物、由通式(3)0=P-(0R) (OR’)R’’表示的膦酸酯类化合物、或由通式(4)O=P-(OR) (OR’) (OR’ ’)表示的磷酸酯类化合物，其中R，R’，R’ ’分别为相同或不同的C1-C8烧基或稀基。在根据本专利技术第二方面的表面改性的钛酸锂的制备方法中，在烘干得到表面改性的钛酸锂之前重复对悬浊液进行抽滤、对抽滤后得到的固体采用第二无水有机溶剂洗涤的步骤2 3次。在根据本专利技术第二方面的表面改性的钛酸锂的制备方法中，有机磷酸酯的量不能太少，否则不能在钛酸锂颗粒的表面形成很好的钝化基团；有机磷酸酯的量也不能太大，否则会造成有机磷酸酯的不必要的浪费；优选地，所述有机磷酸酯与所述钛酸锂颗粒的质量比为(0.01-10):100。在根据本专利技术第二方面的表面改性的钛酸锂的制备方法中，优选地，所述第一无水有机溶剂和所述第二无水有机溶剂为无水乙醇、无水甲醇、无水异丙醇以及无水N-甲基吡咯烷酮中的至少一种，且所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面改性的钛酸锂，其特征在于，所述钛酸锂的表面分布的钝化基团为?O?P?RR’R’’、?O?P?(OR)R’R’’、?O?P?(OR)(OR’)R’’、?O?P?(OR)(OR’)(OR’’)，其中R、R’、R’’为相同或不同的C1～C8的烷基或烯基，所述钝化基团与钛酸锂之间以键连或桥连的方式键合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闫传苗，钟开富，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：