[发明专利]一种高功率球形钛酸盐负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，提供了一种一次颗粒纳米化、二次颗粒球形化钛酸盐负极材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着几起电动车燃烧事件先后发生，安全问题日益成为电动车及锂电行业的关注焦点。

作为当前锂电池广泛使用的石墨负极材料，其“锂枝晶”(参考专利文献1CN200810141740.1)等安全问题比较严重，而作为负极备选材料的尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂对Li⁺/Li工作平台电压为1.55V，远高于金属锂析出电位，具有很好的安全性。但是由于Li₄Ti₅O₁₂自身电位高，导致用其做负极的全电池电压较低。

为了同时克服石墨负极的“锂枝晶”安全问题和Li₄Ti₅O₁₂对Li⁺/Li工作平台电压高问题，本实验室在专利103811738A中提出了一种新型负极材料Li_2+xSr_mM_1-mTi_5+nN_1-nO_14-y，该材料对Li⁺/Li工作电压平台范围为0.8～1.45V，高于金属锂析出电位，且低于Li₄Ti₅O₁₂的对Li⁺/Li工作电压平台，从而在保证安全性的同时，又具有较低的工作电压平台。但在后续研究中发现，该材料因为一次颗粒比较大，导致其倍率性能较低。

发明内容

为了克服Li_2+xSr_mM_1-mTi_5+nN_1-nO_14-y倍率性能低的问题，本发明提出了一种该材料一次颗粒纳米化、二次颗粒球形化的制备方法。

本发明以Li_2.05SrTi₆O₁₄为上述通式的代表，描述本发明的高功率球形钛酸盐负极材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)按Li_2.05SrTi₆O₁₄中各元素摩尔比称取所需原料，以去离子水为分散剂，球磨混合1～6小时；

2)将步骤1)球磨后的浆料进行喷雾干燥，喷雾干燥进口温度为200～400℃，离心转速为10000～30000r/min，制得球形前驱体；

3)将步骤2)制得的球形前驱体在400～700℃预烧8～16小时，再在900～1100℃烧结12～24小时，自然冷却至室温，制得一次颗粒纳米化、二次颗粒球形化的Li_2.05SrTi₆O₁₄负极材料。

其中，原料为纳米锂化合物、纳米钛化合物、纳米锶化合物。

所述锂化合物为氢氧化锂、硝酸锂、醋酸锂、硼酸锂、氯化锂或纳米碳酸锂中的一种或几种的组合。

所述纳米钛化合物为纳米金红石型二氧化钛或纳米锐钛矿型二氧化钛中的一种或两种的组合。

所述锶化合物为氢氧化锶、碳酸锶、氯化锶、乙酸锶或硫酸锶中的一种或几种的组合。

所述的纳米钛化合物，分散的单颗粒大小为30～100nm。

步骤1)中加入分散剂后浆料固含量为40％～70％。

以上方法同样适用于通式Li_2+xSr_mM_1-mTi_5+nN_1-nO_14-y的制备，其中，M为Al、Ba、Ca、Ce、Cs、La、Mg、K、Na、Mn或Sn中的一种或几种，N为Mn、Co、Zr或V中的一种或几种，0≤x≤0.5，0≤m≤1，0≤n≤1，0≤y≤1。金属元素M、N的原料为相应金属元素的纳米氧化物、纳米碳酸盐、纳米氢氧化物中的一种或几种的组合。