[发明专利]通过湿法粉碎控制浆体粒度的锂钛复合氧化物的制备方法

说明书

本发明涉及用于电极活性物质的锂钛复合氧化物，本发明的锂钛复合氧化物的制备方法，包括：制备混合钛氧化物、锂及锆的浆体混合物的步骤；利用0.10至0.30mm大小的珠子湿法粉碎上述混合物的步骤；喷雾干燥上述经过湿法粉碎的混合物的步骤；及焙烧上述经过喷雾干燥的混合物的步骤。根据上述本发明，通过湿法粉碎控制前体浆体的粒度，从而具有通过粉碎工艺调节粒子大小的效果。

技术领域

本发明涉及用于电极活性物质的锂钛复合氧化物，尤其涉及通过粒度控制改善比表面积及电气特性的锂钛复合氧化物的制备方法。

背景技术

通过锂离子在负极和正极之间的移动实现充放电的非水电解质电池是高能量密度电池，得到积极的研究开发。近来，Li吸留/释放电位高的锂钛复合氧化物受到青睐。锂钛复合氧化物在锂吸留/释放电位上原理上不析出金属锂，从而具有金属充电或低温性能优秀的优点。

在锂钛复合氧化物中包括以通式Li_(1+x)Ti_(2-x)O_y(x＝-0.2至1.0，y＝3至4)表示的尖晶石型钛酸锂，其代表性的例有Li_4/3Ti_5/3O₄、LiTi₂O₄及Li₂TiO₃。该材料之前就开始用作正极活性物质，而且还可以用作负极活性物质，因此作为电池的正极及负极活性物质有着广阔的前景。其以锂为准具有1.5V的电压，寿命长。另外，因为可以忽略充放电时的膨胀及收缩，是制作大型电池时尤其受到关注的电极材料。尤其是，上述尖晶石(spinel)型钛酸锂(实验式为Li_4+xTi₅O₁₂(0≤x≤3))在充放电时体积变化少，可逆性好，从而受到关注。

在Li₄Ti₅O₁₂的钛酸锂尖晶石型结构中，钛的正式化合价是作为能够从钛获得的最高氧化状态的+4(扎克乌-克里斯蒂安赛等，固态离子学。40-41第二部分，580-584页(1990))。

理论上，正极上的锂插入反应(插入作用)如下：

3Li⁺+Li₄Ti₅O₁₂->Li₇Ti₅O₁₂

该反应相对于金属锂在约1.5V中产生。钛从+4状态减少至+3状态，在完全插入时，成为3.4的平均氧化状态(60％的Ti³⁺及40％的Ti⁴⁺)。

上述Li₄Ti₅O₁₂材料无需对混合动力汽车(HEV)应用成为理想情况的格子(奥祖库等，J Electrochem Soc，142(5)，1431-1435页(1995))进行加压或收缩即可插入锂离子。

但是，尖晶石型钛酸锂理论容量为175mAh/g，在实现高容量方面存在局限性。另外，上述尖晶石型钛酸锂，在制备过程中因部分金红石型TiO₂(r-TiO₂)为岩盐结构，虽然具有电化学活性，但反应速度慢，具有倾斜的电位曲线，容量小，因此存在减少所获得的钛酸锂的实效容量的问题。

另外，锂钛复合氧化物存在单位重量的容量小，能量密度低的缺点。

为解决上述问题，需要开发出在弥补锂钛复合氧化物的缺点的同时，内部电阻高，具有高导电性，输出特性好的活性物质。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种利用湿法粉碎控制前体浆体的粒度，从而提高比表面积，电化学特性得到改善的锂钛复合氧化物。