[发明专利]一种锂电池负极使用的钛酸锂的制备方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及一种锂电池负极使用的钛酸锂的制备方法，属于电池制造技术领域。

 

背景技术

锂离子电池负极材料的性能要求包括有：①在进行锂离子的嵌入和脱出的过程中,确保电极具有良好的可逆性能；②嵌入化合物在较高的电压范围内应具有良好的化学稳定性；③嵌入化合物应具有较好的电子电导率和离子电导率；④锂离子在嵌入化合物中的化学扩散系数应尽可能的大；⑤具有大量的界面结构和表观结构，有利于增加嵌锂的空间位置，提高嵌锂容量，同时又能够较好的脱出锂离子；⑥来源较广，价格便宜，对环境不产生较大污染等等。

在负极材料中，尖晶石型钛酸锂充电次数更多、充电过程更快。其优点有：①在锂离子嵌入、脱出过程中几乎没有体积变化被称为“零应变”材料，从而具有良好的循环性能和稳定的放电电压；②具有相对较高的电极电压，避免了与电解液发生反应而产生的负极材料分解；③与碳负极材料相比，钛酸锂具有较高的锂离子扩散系数，使得该负极材料可以迅速，在高倍率下多循环充放电；④钛酸锂的电势比纯的金属锂高，不易产生锂枝晶，提高了电池的安全性能。缺点有：①电子电导率较低；②作为负极材料，钛酸锂的电压平台过高，从而使电池对外可以提供的电压减小；③1V以上的充放电容量小于碳负极材料（200～400 mAh/g）。

尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂的制备方法主要包括有：1. 高温固相法，其优点是操作简便，易于工业化生产；缺点是合成温度高，烧结时间长，能耗大，生产效率低，产物的粒径分布不容易控制，均匀性，一致性和重现性较差。2. 沉淀法，其优点是简单易行；缺点是纯度低，颗粒半径大；3. 溶胶凝胶法，其优点是具有较均匀的相貌、较窄的粒径分布，导致其具有较好的电化学性能；缺点是该方法通常都会引入大量有机化合物，使合成过程变得较为复杂，不适合于实际应用；4. 水热法，其优点是颗粒尺寸分布较窄，颗粒表面更加均匀，缺点是有时与容器反应。

 

发明内容

本发明的目的是：提供一种具有高充放电容量的锂电池负极使用的钛酸锂，采用如下的技术方案：

一种锂电池负极使用的钛酸锂的制备方法，包括如下步骤：

第1步、按重量份计，取氢氧化锂2～3份、偏钛酸4～5份、钛酸钾晶须0.2～0.4份，加入50～80份的去离子水，加热至40～50℃，保持4～6小时，得到悬浮液；

第2步、在悬浮液中加入镀银铜粉2～4重量份、钛酸酯偶联剂4～8重量份、表面活性剂1～4重量份，搅拌均匀，加热至50～60℃，保持3～5小时，得到改性悬浮液；

第3步、将改性悬浮液在超声分散的作用下，加入1～2重量份的氯化银溶液，混合均匀后，再加入质量浓度5%的碳酸氢铵溶液5～10重量份，混合均匀后，放置12～20小时，得到包覆悬浮液；

第4步、将包覆悬浮液用微滤膜过滤，所得的颗粒在800～1200℃下烧结3～6小时，冷却至室温即可。

优选的，所述阴离子表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠。

优选的，所述的镀银铜粉的粒径是在50～200微米之间。

所述的钛酸酯偶联剂是NDZ-401。

 

有益效果

    本发明通过对钛酸锂进行改性，使其表面具有更好的导电包覆涂料，颗粒之间结合更加紧密，确保了电池具有良好的高充放电容量。

 

具体实施方式

 

实施例1

第1步、取氢氧化锂2Kg、偏钛酸4Kg、钛酸钾晶须0.2Kg，加入50Kg的去离子水，加热至40℃，保持4小时，得到悬浮液；

第2步、在悬浮液中加入镀银铜粉2Kg、钛酸酯偶联剂4Kg、表面活性剂1Kg，搅拌均匀，加热至50℃，保持3小时，得到改性悬浮液；

第3步、将改性悬浮液在超声分散的作用下，加入1Kg的氯化银溶液，混合均匀后，再加入质量浓度5%的碳酸氢铵溶液5Kg，混合均匀后，放置12小时，得到包覆悬浮液；

第4步、将包覆悬浮液用微滤膜过滤，所得的颗粒在800℃下烧结3小时，冷却至室温即可。

所述阴离子表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠，所述的镀银铜粉的粒径是在50～200微米之间，所述的钛酸酯偶联剂是NDZ-401。

 

实施例2