[发明专利]一种钛酸锂电极材料及其在复合电池和备电电源中的应用

说明书

本发明属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种钛酸锂电极材料及其在复合电池和备电电源中的应用。其制备方法包括以下步骤：S1.将锂源、有机碳源、分散剂加入到溶剂中并混合均匀，得到A浆液；将钛源、磷酸钛锂、N‑甲基吡咯烷酮和碳纳米管混合均匀，得到B浆液；S2.将所述A浆液在惰性气氛下热处理得到锂碳复合材料；S3.将所述锂碳复合材料加入B浆液得到前驱体材料；S4.将所述前驱体材料进行喷雾造粒并烧结，得到钛酸锂粉体；S5.将所述钛酸锂粉体浸泡于稀盐酸溶液中，分离干燥后，得到钛酸锂电极材料。本发明通过对组分及制备方法的优化，使其钛酸锂电极材料有不错的导电性和电解液相容性，同时各项性能满足国家标准。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种钛酸锂电极材料及其在复合电池和备电电源中的应用。

背景技术

目前，钛酸锂负极材料逐渐成为储能系统的选择之一，钛酸锂电池因其独特的优点而在要求长循环寿命、低温、大倍率、高安全要求的场合具有潜在的应用，这些优点包括：第一，钛酸锂是一种零应变材料，在满充与满放时体积几乎不发生任何变化，可避免在循环过程中体积变化造成的容量衰减，因此以钛酸锂作为阳极活性物质的锂离子电池比以石墨、锡硅合金作为阳极活性物质的锂离子电池具有更长的循环寿命；第二，钛酸锂相对于锂的电位约为1.55V，远大于析锂电位，因此不会出现像石墨那样因析锂而造成的安全问题；第三，以钛酸锂作为阳极活性物质的锂离子电池相对于以石墨作为阳极活性物质的锂离子电池具有更好的安全性能和低温性能，且能够进行大倍率的充电和放电。

但是目前的钛酸锂负极材料也普遍存在导电性能差、电解液相容性差等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛酸锂电极材料，通过对其组分及制备方法的优化，使其具有不错的导电性和电解液相容性，同时各项性能满足国家标准。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种钛酸锂电极材料，所述钛酸锂电极材料的制备方法包括以下步骤：

S1.将锂源、有机碳源、分散剂加入到溶剂中并混合均匀，得到A浆液；

将钛源、磷酸钛锂、N-甲基吡咯烷酮和碳纳米管混合均匀，得到B浆液；

S2.将所述A浆液在惰性气氛下，升温至800～900℃热处理36～72小时，得到锂碳复合材料，优选的，热处理时间为48小时；

S3.将所述锂碳复合材料加入B浆液，混合均匀后得到前驱体材料；

S4.将所述前驱体材料进行喷雾造粒，之后在300～500℃烧结10～15小时，得到钛酸锂粉体；

S5.将所述钛酸锂粉体浸泡于稀盐酸溶液中1.5～2小时，经分离干燥后，得到钛酸锂电极材料。

进一步的，所述制备方法的步骤S1中，所述锂源为包括钛酸锂、碳酸锂、偏铝酸锂和氢氧化锂的混合物。

进一步的，所述混合物中钛酸锂、碳酸锂、偏铝酸锂和氢氧化锂的质量比为2:1:1:1。

进一步的，所述制备方法的步骤S1中，所述有机碳源包括葡萄糖、蔗糖、柠檬酸中的一种或多种；

和/或，所述制备方法的步骤S1中，所述分散剂包括聚乙二醇、聚乙烯醇和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；

和/或，所述制备方法的步骤S1中，所述溶剂包括甲基丙烯酸树脂。

进一步的，所述制备方法的步骤S1中，所述钛源包括二氧化钛。

进一步的，所述制备方法的步骤S1中，所述锂源、有机碳源、分散剂和溶剂的质量比为：45～55：8～12：2～5：120～150。