[发明专利]一种钛酸锂材料的制备方法、钛酸锂材料和钛酸锂电池

说明书

本发明公开了一种钛酸锂材料的制备方法、钛酸锂材料和钛酸锂电池，该制备方法包括：使用去离子水，对钛源、锂源和铌源进行湿法混合，得到掺铌钛酸锂浆料；对所述掺铌钛酸锂浆料进行干燥、烧结和粉碎，得到所需克容量的掺铌钛酸锂负极材料。本发明的方案，可以克服现有技术中克容量低、制备工艺复杂和成本高等缺陷，实现克容量高、制备工艺简单和成本低的有益效果。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种钛酸锂材料的制备方法、钛酸锂材料和钛酸锂电池，尤其涉及一种掺杂铌的钛酸锂材料的工业化制备方法、由该制备方法得到的钛酸锂材料、以及具有该钛酸锂材料的钛酸锂电池。

背景技术

随着社会经济的发展，清洁可循环的能源已成为当今世界发展趋势；而因其良好的脱锂嵌锂能力，被称之为“零应变材料”的尖晶石结构的钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)成为研究热点。Li₄Ti₅O₁₂材料完美的循环性能、以及放电电压平台低的性能，使锂动力电池更安全、寿命更长，致命缺点是克容量较低，可见，一般的钛酸锂材料克容量较低，限制钛酸锂电池能量密度。

而目前规模化钛酸锂材料制备工艺复杂，成本较高。Li₄Ti₅O₁₂的制备方法一般为高温固相法和液相法，但液相法工艺较为复杂，工业化较难。例如：公开号为CN104953107A的专利文献，公开了一种高振实密度的制备方法，但此种工艺需要两次喷雾干燥、两次煅烧，工艺较复杂，且克容量不高。

现有技术中，存在克容量低、制备工艺复杂和成本高等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种钛酸锂材料的制备方法、钛酸锂材料和钛酸锂电池，以解决现有技术中规模化钛酸锂材料制备工艺复杂的问题，达到简化制备工艺的效果。

本发明提供一种钛酸锂材料的制备方法，包括：使用去离子水，对钛源、锂源和铌源进行湿法混合，得到掺铌钛酸锂浆料；对所述掺铌钛酸锂浆料进行干燥、烧结和粉碎，得到所需克容量的掺铌钛酸锂负极材料。

可选地，所述钛源、所述锂源和所述铌源的摩尔比例为8-12：5.5-7.5：0.5-1.5。

可选地，所述钛源、所述锂源和所述铌源，在所述掺铌钛酸锂浆料中的固含量为20-50％。

可选地，其中，所述钛源，包括：TiO₂、偏钛酸中的至少之一；和/或，所述锂源，包括：LiOH.H₂O、碳酸锂中的至少之一；和/或，所述铌源，包括：Nb₂O₅、Nb₂O₄中的至少之一。

可选地，其中，所述湿法混合，包括：采用高能球磨机进行湿法混料；和/或，所述干燥，包括：使用喷雾干燥塔，将所述掺铌钛酸锂浆料进行喷雾干燥，得到粒径为0.5～30um的掺铌钛酸锂前驱体颗粒；和/或，所述烧结，包括：将所述掺铌钛酸锂前驱体颗粒，按照预设的升温曲线在烧结炉中烧结，得到掺铌钛酸锂前驱体结块；和/或，所述粉碎，包括：使用气流粉末筛分机，对所述掺铌钛酸锂前驱体结块进行粉碎，得到粒径为21-25um、振实密度为1.15g/ml的所述掺铌钛酸锂负极材料。

可选地，所述喷雾干燥塔的进风压力为0.2MPa、进风温度为300℃、出口温度大于或等于95℃。

可选地，其中，所述烧结的过程中，使用SiC匣钵；和/或，所述升温曲线，包括：由室温升温到840～860℃，升温速率为120℃/h；升温至840～860℃时保温2h，再自然冷却至室外。

与上述方法相匹配，本发明另一方面提供一种钛酸锂材料，所述钛酸锂材料，是由以上所述的钛酸锂材料的制备方法制备得到的。