[发明专利]一种锂电池专用防气胀钛酸锂负极材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池专用防气胀钛酸锂负极材料及制备方法。特点是：a、将2,4‑二羟基苯甲酸、氢氧化钠、甲醛加入去离子水中，混合反应形成2,4‑二羟基苯甲酸钠‑甲醛溶胶；b、将钛酸锂、溶剂和分散剂混合加入上述溶胶，加热蒸发后静置，形成载有钛酸锂的2,4‑二羟基苯甲酸钠‑甲醛凝胶；c、将凝胶研磨成粉后在氧气和惰性气体的混合气氛中加热，制得富勒烯包覆的钛酸锂，即锂电池专用防气胀钛酸锂负极材料。所述方法具有以下有益效果：本发明通过富勒烯包覆的钛酸锂，实现了优异的防气胀效果，并且抑制电解液产生气体的同时改善SEI膜，降低SEI膜过厚对循环性能的影响。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及负极材料的制备，尤其是涉及一种锂电池专用防气胀钛酸锂负极材料及制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有安全、使用寿命高、便捷可携带的特点使其作为一种便携式新兴能源在众多电子产品领域得到了广泛的应用。在锂离子电池中，电极材料、电解质、隔膜以及其他辅助材料的研究一直是国内外新能源领域和材料学领域的研究热点，材料科学、电化学及制造环节的突破将实现锂离子电池的更广泛应用。

在锂电池中，钛酸锂电池是一种用作锂离子电池负极材料-钛酸锂，可与锰酸锂、三元材料或磷酸铁锂等正极材料组成锂离子二次电池。具有尖晶石结构的钛酸锂作为负极材料，不仅提高了充放电电压，而且在嵌脱锂过程中形成的两种物相晶格参数相近，体积效应小，被称作零应变材料，故其安全性、循环性能及倍率性能都比碳负极材料要好，能用于大电流快速充放电。制作钛酸锂的材料来源广泛，资源丰富，且对环境友好。钛酸锂的诸多特点，使得钛酸锂成为一种极富前景的负极材料。

专利申请号201410143662.4公开了一种钛酸锂复合材料及其制备方法，其包括纳米碳包覆于Li₄Ti_4.94Al_0.06O₁₂一次粒子表面形成的复合粒子I，和/或，由多个复合粒子I形成的复合粒子II；复合粒子II的结构为在复合粒子I之间形成的结构；纳米碳占钛酸锂复合材料总质量的0.2~1.8%；钛酸锂复合材料的粒径为100nm~50μm。

专利申请号200610063612.0公开了一种复合钛酸锂电极材料及其制备方法，要解决的技术问题是提高钛酸锂的导电性能，降低其成本。此发明的电极材料由钛酸锂颗粒、纳米碳包覆材料包覆或掺杂改性剂掺杂组成的二次颗粒，具有球形或类球形的微观特征，颗粒中包含多孔纳米通道。其制备方法包括：将无机锂盐、二氧化钛、纳米碳包覆材料或掺杂改性剂球磨；分散于有机溶剂中再干燥；热处理，冷却。

专利申请号201210393955.9公开了一种含钯锂离子二次电池负极复合材料的制备方法，包括：首先通过球磨法和高温热处理得到纳米碳掺杂的纳米钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂-C）；其次把制备好的Li₄Ti₅O₁₂-C和含钯源的配比溶液，通过简单的水热处理便得到钯量子点均匀包覆在Li₄Ti₅O₁₂-C表面的复合材料（Li₄Ti₅O₁₂-C -Pd复合材料）。

专利申请号201510095080.8公开了一种钛酸锂负极材料及其制备方法，钛酸锂负极材料由下列重量份的原料制成：钛酸锂350~380份、石墨40~50份、镓粉4~5份、铯粉3~4份、钴酸锂4.3~5份、氧化铈2~3份、过硫酸铵1~2份、改性银粉6~10份；并依次经过分散、研磨、包覆、干燥、混合及微波加热工序制备完成；通过采用本发明的配方和制备方法，使得制备出来之负极材料的导电性能和机械性能得到了很大的提升，由于导电性能和机械性能的提升，作为锂离子电池负极材料时，循环性能与倍率充放电性能、首次充放电效率都得到很大的提升；并且，本发明制备方法工艺简单，使用简单高效的微波化学法，大大地降低了能耗。