[发明专利]钛酸锂电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种钛酸锂电极材料及其制备方 法。

背景技术

随着电动汽车、储能行业的大力发展，大容量、长寿命、高安全、快速充 电的锂离子电池的研发受到广大的关注。

尖晶石结构的钛酸锂被称为“零应变”材料，其安全性高、充放电性能好、 循环性能优良、充放电电压平台稳定等优点，作为锂离子动力电池负极材料， 具有良好的发展前景。不过，钛酸锂材料的本征电子导电能力和离子导电能力 偏低，因此在大电流充放电时电容量衰减快，倍率性能较差，极大的制约了其 作为高倍率负极材料在锂离子动力电池中的应用。

目前，现有技术主要将钛酸锂与具有优良导电性能的导电剂(如石墨烯， 超级导电炭黑)进行复合掺杂制备电极浆料，以弥补钛酸锂材料存在的上述缺 陷。但是受其制备及搅拌方法的限制，石墨烯难以在浆料中分散均匀，制得电 极的电池容量、放电倍率等性能均不理想。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种钛酸锂电极材料的制备方法。

具体的技术方案如下：

一种钛酸锂电极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮((C₆H₉NO)_n)混合后加入石墨 烯搅拌，控制石墨烯的质量浓度为2％～3％，聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为1 ％～2％，得浆料A；

(2)将所述浆料A投入研磨机并加入氧化锆颗粒进行研磨，转速150～ 250r/min，研磨60～300min，然后于研磨后的浆料A中加入钛酸锂进行混合搅 拌，控制研磨后的浆料A与钛酸锂的重量比为(5.5：4.5)～(6：4)，得浆料B；

(3)将所述浆料B进行干燥处理后，即得所述钛酸锂电极材料。

在其中一些实施例中，步骤(3)中所述干燥处理的工艺参数为：先将所述 浆料B投入喷雾干燥机进行高温300～400℃喷雾干燥得到包覆钛酸锂前驱体； 再将所述包覆钛酸锂前驱体投入高温窑炉在氮气保护下进行高温600～800℃煅 烧10-15h。

在其中一些实施例中，步骤(1)中所述搅拌的工艺参数为：采用双行星式 搅拌机，公转线速度5～15m/s，自转线速度15～25m/s，搅拌30～60min。

在其中一些实施例中，步骤(2)中所述混合搅拌的工艺参数为：采用双行 星式搅拌机，公转线速度5～15m/s，自转线速度15～25m/s，搅拌60～150min。

在其中一些实施例中，步骤(2)中所述氧化锆颗粒的直径为0.5～1mm。

在其中一些实施例中，步骤(3)中所述干燥处理后还包括冷却步骤：将经 所述干燥处理后的钛酸锂材料置于湿度为0.5～1％RH的环境下冷却至室温。

本发明的另一目的是提供一种钛酸锂电极材料。

具体的技术方案如下：

上述制备方法制备得到的钛酸锂电极材料。

本发明的另一目的是提供一种钛酸锂电极浆料。

具体的技术方案如下：

一种钛酸锂电极浆料，其由上述钛酸锂电极材料、溶剂和粘结剂制备而成， 其中所述溶剂与粘结剂的重量比为(95-97)：(3-5)，上述钛酸锂电极材料的重 量与所述溶剂和粘结剂的总重量之比为(38～48)：100。

在其中一些实施例中，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述粘结剂为聚偏二 氟乙烯。

本发明的另一目的是提供一种钛酸锂电极浆料的制备方法。

具体的技术方案如下：

上述钛酸锂电极浆料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将所述溶剂和粘结剂混合后采用双行星搅拌机进行搅拌，公转线速度 5～15m/s，自转线速度15～25m/s，搅拌100～200min，得混合液；

(2)于所述混合液中投入权利要求7所述的钛酸锂电极材料，采用双行星 搅拌机真空搅拌，真空值为-0.07～0.095MPa，公转线速度5～15m/s，自转线速 度15～25m/s，搅拌100～300min，即得所述钛酸锂电极浆料。

本发明的原理及优点如下：