一種球形尖晶石鈦酸鋰及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種球形尖晶石鈦酸鋰及其制備方法與應(yīng)用，通過(guò)將十六烷基三甲基溴化銨和醋酸鋰先后溶于無(wú)水乙醇，得到混合溶液；將鈦酸丁酯，在磁力攪拌下，緩慢的滴加到混合溶液中，形成黃色透明溶液，繼續(xù)攪拌形成黃色透明溶膠；將黃色透明溶膠置于空氣中陳化，形成白色凝膠，將所得白色凝膠置于空氣中100℃下干燥，形成干凝膠前驅(qū)體；將干凝膠前驅(qū)體研磨后，在700～900℃預(yù)燒4h，700～900℃溫度下熱處理12h，得到球形尖晶石鈦酸鋰，可應(yīng)用在鋰離子電池負(fù)極材料中。本發(fā)明具有振實(shí)密度高、加工性能好、與電解液的相容性好、電化學(xué)性能佳等特點(diǎn)，制備原料來(lái)源廣泛價(jià)格便宜，周期短溫度低，工藝簡(jiǎn)單可靠，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種球形尖晶石鈦酸鋰及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池材料領(lǐng)域，尤其涉及一種球形尖晶石鈦酸鋰及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池具有的高電壓、高容量且循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小等突出優(yōu)點(diǎn)，鋰離子電池已被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、手提電腦和攝像機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品電源，近年來(lái)其作為動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電源應(yīng)用于混合動(dòng)力車、純電動(dòng)車和可再生能源電站的呼聲也越來(lái)越高。特別是作為動(dòng)力電源對(duì)電極材料的要求非常高，除需要具有高比能量和高比功率外，成本、安全性及循環(huán)性能也需要滿足要求。尖晶石鈦酸鋰(Li4Ti5O12)作為一種新型的鋰離子電池負(fù)極材料，由于其獨(dú)特的性能，而引起了廣泛的關(guān)注。與碳質(zhì)負(fù)極材料相比，Li4Ti5O12的嵌鋰電位較高(約1.5Vvs.LiVLi),不與常用電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)避免金屬鋰的析出，具有較高的安全性能。此外，Li4Ti5O12是一種“零應(yīng)變”材料，鋰離子在其中嵌入與脫出幾乎不引起材料結(jié)構(gòu)的變化，具有良好的循環(huán)性能。但是Li4Ti5O12的振實(shí)密度較低，電性和動(dòng)力學(xué)性能較差，堆積密度較低，導(dǎo)致其體積比能量較低，使得Li4Ti5O12材料在各種便攜式設(shè)備和動(dòng)力儲(chǔ)能電池中的應(yīng)用受到限制，阻礙其商業(yè)化應(yīng)用。
[0003]研究發(fā)現(xiàn)，制備球形顆粒粉末材料，縮小顆粒間的接觸縫隙，是提高Li4Ti5O12材料振實(shí)密度的一種有效途徑。Li4Ti5O12的粒徑和形貌在Li+的嵌入反應(yīng)和材料的循環(huán)穩(wěn)定性方面起到非常重要的作用。球形結(jié)構(gòu)因?yàn)榫哂斜缺砻娣e大、擴(kuò)散路徑短、循環(huán)穩(wěn)定性高和易于制備等特點(diǎn)而且特別適用于Li+和電子快速傳輸被視為大倍率鋰離子電池的理想材料結(jié)構(gòu)。球形顆粒粉末產(chǎn)品具有振實(shí)密度高、體積比容量大等優(yōu)點(diǎn)，是解決電極材料堆積密度低的一種非常有效的途徑。球形產(chǎn)品還具有優(yōu)異的流動(dòng)性、分散性、電極片的涂覆的均勻性以及可加工性，從而在制作負(fù)極材料的漿料和電極片的涂覆等方面都非常有利，所以制備球形鈦酸鋰產(chǎn)品可以大大提高電極片的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種球形尖晶石鈦酸鋰，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)制備的產(chǎn)品化學(xué)成分和形貌難以精確控制、漿料處理和涂覆困難等不足，并且解決現(xiàn)有技術(shù)制得的鈦酸鋰材料的振實(shí)密度小、離子擴(kuò)散系數(shù)低、加工性能差以及電池的體積大、能量密度低等問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供上述球形尖晶石鈦酸鋰的制備方法。
[0006]本發(fā)明的再一目的在于提供上述球形尖晶石鈦酸鋰的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種球形尖晶石鈦酸鋰，通過(guò)以下按質(zhì)量份計(jì)的各組分制備而成:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種球形尖晶石鈦酸鋰，其特征在于，通過(guò)以下按質(zhì)量份計(jì)的各組分制備而成:十六燒基三曱基溴化銨5?15份，醋酸鋰30?45份，欽酸丁酯25?45份，無(wú)水乙醇40?65份。
2.一種球形尖晶石鈦酸鋰的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將5?15質(zhì)量份十六烷基三甲基溴化銨和30?45質(zhì)量份醋酸鋰先后溶于40?65質(zhì)量份無(wú)水乙醇，得到混合溶液； (2)將25?45質(zhì)量份鈦酸丁酯，在1200?2000rpm磁力攪拌下，緩慢的滴加到所述混合溶液中，形成黃色透明溶液，繼續(xù)攪拌12h形成黃色透明溶膠； (3)將所述黃色透明溶膠置于空氣中陳化I?3天，形成白色凝膠，將所得白色凝膠置于空氣中10(TC下干燥24h，形成干凝膠前驅(qū)體； (4)將所述干凝膠前驅(qū)體研磨后，在300?500°C預(yù)燒4h，在700?90(TC溫度下熱處理12h，得到球形尖晶石鈦酸鋰。
3.權(quán)利要求1所述的球形尖晶石鈦酸鋰在制備鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】H01M4/485GK103928666SQ201410159190
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】李軍, 李少芳, 李慶彪 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)