高倍率鈦酸鋰負極材料製備方法

俗話說得好,任何事物都是有兩面性,包扣鈦酸鋰材料。其雖然被公認為是未來製備高倍率鋰電池負極材料的理想材料之一,但本身也存在較大的缺點,即較低電導率(約為10-9S/cm)與較大極化率,會降低高倍率鋰電池充放電性能。

為此,有研究人員通過改變鈦源結構來進一步改善最終產品鈦酸鋰的整體性能。鈦酸鋰電池負極材料的製備方法如下:

1、將所提供鈦前驅體二氧化鈦、造孔劑和水混合均勻,以形成固體含量為10~40%的水漿料,並通過噴霧乾燥使之形成球形粒子;

2、接著進行熱處理,以得到介孔球形二氧化鈦粉體; 

3、按照鈦酸鋰中鋰和鈦的原子比、鋰前驅體過量1~8重量%的比率以及理論0~5重量%的含碳量,稱取上述得到的二氧化鈦粉體、鋰前驅體和碳前驅體以及適量水,攪動混勻,將混勻後的水漿料在保護氣氛或空氣中,熱處理後得到鈦酸鋰粉體材料。

鋰電池圖片

在高倍率鋰電池鈦酸鋰負極材料製備中,需注意以下幾個問題:

1.所述造孔劑在所有固體含量中的比率(孔劑重量相對於鈦前驅體二氧化鈦與造孔劑的總重量的比率)為10~50重量%。

2.所述水漿料是在50~150rpm/min的磁力或機械攪拌,300~500rpm/min的震盪攪動或100~200rpm/min的球磨作用下持續攪動6~24h而獲得的。

3.所述噴霧乾燥是在噴霧乾燥機上,以30~50rpm/min的速度將混勻的漿料泵入噴霧腔中,在150~300℃,1.5~4MPa的壓力下噴霧乾燥成球形粒子的。

4.所述熱處理可以在以下兩種情況選擇其中的一種進行:在造孔劑含量為約15重量%以下的情況,先於惰性氣體保護下300~600℃熱處理1~8h,再在空氣氣氛下300~600℃熱處理1~8h;在造孔劑含量為約15重量%以上的情況下,直接在空氣氣氛進行熱處理工藝過程。

5.鋰前驅體為碳酸鋰、氫氧化鋰或硝酸鋰。

6.第三步驟中,所述的攪動為50~150rpm/min的磁力或機械攪拌,或300~500rpm/min的震盪攪動。

7.所述保護氣氛為氮氣、氬氣或氦氣。

 

 

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