[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，且大多采用有机溶剂进行分散，在 溶剂去除时容易造成环境污染。

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。

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、聚乙烯吡咯烷酮混合后加入石墨烯、碳纳米管搅 拌，控制石墨烯的质量浓度为2％～3％，碳纳米管的质量浓度为1％～3％，聚乙 烯吡咯烷酮的质量浓度为3％～5％，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。

在其中一个实施例中，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℃喷雾干燥得包覆钛酸锂材料前驱 体；再将所述包覆钛酸锂材料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。

在其中一个实施例中，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。

在其中一个实施例中，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。

在其中一个实施例中，步骤(2)中所述氧化锆颗粒的直径为0.5～1mm。

在其中一个实施例中，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低湿度0.5～1％RH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、溶剂和粘结剂组成，其 中所述溶剂与粘结剂的重量比为(95-97)：(3-5)，所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。

在其中一个实施例中，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上述钛酸锂电极浆料的制备方法。

具体的技术方案如下：

一种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用双行星搅拌机公转线速度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所述钛酸锂电极材料，采用双行星搅拌机真空搅 拌，真空值-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：