[发明专利]一种花球状钛酸锂(LTO)电池材料的制法及其应用

说明书

本发明涉及一种花球状钛酸锂(LTO)电池材料的制法及其应用。具体地，本发明公开了一种钛酸锂粉体的制备方法，所述方法通过采用特定的手段将水热法和喷雾干燥法有效地结合起来，制得了一种具有优异电子导电率的钛酸锂粉体。以所述钛酸锂粉体作为活性材料制备的负极材料所组装的锂离子电池表现出优异的倍率性能和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体地涉及一种花球状钛酸锂(LTO)电池材料的制法及其应用。

背景技术

近年来，能源危机的不断加剧以及新能源技术的不断发展，使人类社会对新能源材料的发展与应用有了越来越多的需求。风能、水能、电能、太阳能等清洁能源，受到了越来越多的重视，尤其是锂离子电池技术在最近几十年获得了突飞猛进的发展，使得其商业化应用成为可能。在锂离子电池中，负极材料扮演着重要的角色。

目前，研究较多的负极材料主要包括碳材料、钛酸锂以及硅等。其中，碳材料是当前商业化应用较多的负极材料，其特点是循环稳定性好，但是其存在的安全性问题仍然是备受争论的焦点。硅材料虽然拥有非常大的理论比容量，但是巨大的体积效应在很大程度上限制了其容量的发挥。钛酸锂作为新的负极材料，其本身具有非常小的体积膨胀，被称为“零应变”材料，因此具有很好的结构稳定性和安全性能，由此，受到了越来越多的关注。

但是，使用现有方法制备的钛酸锂(LTO)制得的负极材料的电子导电率普遍比较低，导致使用该负极材料的锂离子电池的高倍率性能较差，这严重限制了锂离子电池在动力汽车领域的应用。

综上所述，本领域急需开发一种新型的可有效改善所制得的钛酸锂电学性能的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的可有效改善所制得的钛酸锂电学性能的方法。

本发明的第一方面，提供了一种钛酸锂粉体的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1)提供第一溶液、第二溶液和第三溶剂，其中，

所述第一溶液包含第一溶剂和溶于第一溶剂中的钛源；

所述第二溶液包含第二溶剂和溶于第二溶剂中的锂源；

2)在搅拌条件下，混合所述第一溶液和所述第二溶液，得到第一混合液；

3)将步骤2)所得第一混合液置于水热釜中，并将内含所述第一混合液的水热釜置于烘箱中，进行水热反应；

4)在搅拌条件下，将步骤3)所得产物分散于所述第三溶剂中，并添加分散剂，得到第二混合液；

5)喷雾干燥处理步骤4)所得第二混合液，得到第一干燥颗粒；

6)热处理步骤5)所得第一干燥颗粒，制得所述钛酸锂粉体。

在另一优选例中，所述第一溶剂、所述第二溶剂和所述第三溶剂可相同或不同，分别独立地选自下组：水、醇类溶剂、酮类溶剂、或其组合。

在另一优选例中，所述第三溶剂为水和醇类溶剂的混合物。

在另一优选例中，所述第三溶剂中水和醇类溶剂的混合体积比为1－10：10－1，较佳地为1－5：5－1，更佳地为1－3：3－1。

在另一优选例中，所述醇类溶剂为C1-C5的低级醇，选自下组：甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇。

在另一优选例中，所述第一溶液中钛源的摩尔浓度为0.1mol/L－5mol/L，较佳地为0.2mol/L－2mol/L，更佳地为0.5mol/L－1mol/L。

在另一优选例中，所述第二溶液中锂源的摩尔浓度为0.08mol/L－4mol/L，较佳地为0.16mol/L－1.6mol/L，更佳地为0.4mol/L－0.8mol/L。