一種動力型鋰電池負極材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鋰電池生生產工藝技術領域，具體是指一種動力型鋰電池負極材料的 制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著能源的緊缺和世界環保方面的壓力，大容量動力蓄電池逐漸形成動力電源的 主體，其中作為綠色蓄電池的鋰電池，因不會造成二次污染且不具有記憶效應等，逐漸成為 動力電源市場應用的首選。動力型鋰電池具有能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、貯存 壽命長、具備高功率承受力、自放電率很低、重量輕、綠色環保、無記憶效應等優點，主要應 用于混合動力車、電動汽車、電動自行車、以及未來太陽能LED路燈儲能設備等方面。環境 適應性好、高比能、高安全性和輕量化動力型鋰電池正在成為目前國內外研究熱點和未來 發展方向。現有的鋰電池經過多次放電后，放電容量損失較大，大大降低了電池的性能以及 使用壽命。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于針對現有動力型鋰電池的上述缺陷，提出一種以改性鈦酸鋰來 制作的負極材料，來解決現有鋰電池經過多次放電后放電容量損失較大的缺陷。
[0004] 本發明的技術方案包括： 一種動力型鋰電池負極材料的制備方法，包括如下步驟：將按照重量份計的改性鈦酸 鋰80~100份、乙炔黑10~20份和PVDF 10~20份混合均勻，再加入10~20份有機溶 劑，混合均勻后，即得； 所述的改性鈦酸鋰的制備方法，包括如下步驟： 第1步、按重量份計，取氫氧化鋰15~20份、偏鈦酸8~15份、松油醇3~6份，加入 170~350份的去離子水，加熱至50~60°C，保持3~5小時，得到懸浮液； 第2步、在懸浮液中加入油酸10~20重量份、氫化蓖麻油2~4份、5~12份的石墨 烯、二氧化鈦2~4份、過氧化二苯甲酰2~4份、硅烷偶聯劑5~20份、表面活性劑5~ 10重量份，攪拌均勻，加熱至50~60°C，保持1~2小時，得到改性懸浮液； 第3步、將改性懸浮液用微濾膜過濾，所得的顆粒在1100~1200°C下燒結5~8小時， 冷卻至室溫即可。
[0005] 所述的第1步中，油酸是經過硫化改性的。
[0006] 所述的有機溶劑選自N-甲基-2-吡咯烷酮、四氫呋喃、二甲基亞砜、酰胺類溶劑、 酯類溶劑或內酯類溶劑；所述的酰胺類溶劑選自二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺；所述的酯 類溶劑選自磷酸三甲酯或磷酸三乙酯等；所述的內酯類溶劑選自γ-丁內酯。
[0007] 所述的表面活性劑是脂肪酸甘油酯。
[0008] 所述的硅烷偶聯劑是ΚΗ550。
[0009] 有益效果 本發明制得得到的鈦酸鋰在做為負極材料時放電容量明顯優于同類產品，而且經過多 次放電后，其放電容量損失不大；通過對油酸進行了硫化改性，可以有效地使鈦酸鋰在與其 它的石墨烯、氧化鈦材料進行混合時，更好地形成空隙結構，有利于提高燒結過程中制備得 到的陰極材料的空隙率，提高放電容量；加入松油醇，提高了放電容量，加入硅烷偶聯劑，提 高了陰極材料的電容量保持性能，在多次運行后，電容量沒有發生了較為明顯的下降。
【具體實施方式】
[0010] 實施例1 一種動力型鋰電池負極材料的制備方法，步驟：將改性鈦酸鋰90Kg、乙炔黑15Kg和 PVDF15Kg混合均勻，再加入20Kg有機溶劑N-甲基-2-吡咯烷酮，混合均勻后，即得； 所述的改性鈦酸鋰的制備方法，步驟如下：取氫氧化鋰18Kg、偏鈦酸12Kg、松油醇4Kg， 加入300Kg的去離子水，加熱至55°C，保持4小時，得到懸浮液；在懸浮液中加入油酸17 Kg、氫化蓖麻油3Kg、IOKg的石墨烯、二氧化鈦3Kg、過氧化二苯甲酰3Kg、KH550硅烷偶聯劑 15Kg、脂肪酸甘油酯8 Kg，攪拌均勻，加熱至55°C，保持2小時，得到改性懸浮液；將改性懸 浮液用微濾膜過濾，所得的顆粒在1150°C下燒結7小時，冷卻至室溫即可。
[0011] 實施例2 所述的第1步中，油酸是經過硫化改性的，改性方法是：在裝有攪拌裝置的三口瓶中， 加入50g油酸，在不斷攪拌下，逐滴加入15 g -氯化硫（S2Cl2),控制反應溫度在40°C以下， 滴加完畢后，繼續反應2小時，往反應物中慢慢加入約100 ml的多硫化鈉溶液，攪拌反應充 分后，分去水層，再加入少許還原鐵粉，除去反應體系中的游離硫，過濾，得到油狀物，即可。
[0012] -種動力型鋰電池負極材料的制備方法，步驟：將改性鈦酸鋰90Kg、乙炔黑15Kg 和PVDF15Kg混合均勾，再加入20Kg有機溶劑N-甲基-2-吡咯烷酮，混合均勻后，即得； 所述的改性鈦酸鋰的制備方法，步驟如下：取氫氧化鋰18Kg、偏鈦酸12Kg、松油醇4Kg， 加入300Kg的去離子水，加熱至55°C，保持4小時，得到懸浮液；在懸浮液中加入油酸17Kg、 氫化蓖麻油3Kg、10Kg的石墨烯、二氧化鈦3Kg、過氧化二苯甲酰3Kg、KH550硅烷偶聯劑 15Kg、脂肪酸甘油酯8 Kg，攪拌均勻，加熱至55°C，保持2小時，得到改性懸浮液；將改性懸 浮液用微濾膜過濾，所得的顆粒在1150°C下燒結7小時，冷卻至室溫即可。
[0013] 對照例1 與實施例1的區別在于：改性鈦酸鋰的制備方法中未加入松油醇。
[0014] 一種動力型鋰電池負極材料的制備方法，步驟：將改性鈦酸鋰90Kg、乙炔黑15Kg 和PVDF15Kg混合均勾，再加入20Kg有機溶劑N-甲基-2-吡咯烷酮，混合均勻后，即得； 所述的改性鈦酸鋰的制備方法，步驟如下：取氫氧化鋰18Kg、偏鈦酸12Kg，加入300Kg 的去離子水，加熱至55°C，保持4小時，得到懸浮液；在懸浮液中加入油酸17 Kg、氫化蓖麻 油3Kg、IOKg的石墨烯、二氧化鈦3Kg、過氧化二苯甲酰3Kg、KH550硅烷偶聯劑15Kg、脂肪酸 甘油酯8 Kg，攪拌均勻，加熱至55°C，保持2小時，得到改性懸浮液；將改性懸浮液用微濾膜 過濾，所得的顆粒在1150°C下燒結7小時，冷卻至室溫即可。
[0015] 對照例2 與實施例1的區別在于：改性鈦酸鋰的制備方法中未加入硅烷偶聯劑。
[0016] 一種動力型鋰電池負極材料的制備方法，步驟：將改性鈦酸鋰90Kg、乙炔黑15Kg 和PVDF 15Kg混合均勾，再加入20Kg有機溶劑N-甲基-2-吡咯烷酮，混合均勻后，即得； 所述的改性鈦酸鋰的制備方法，步驟如下：取氫氧化鋰18Kg、偏鈦酸12Kg、松油醇4Kg， 加入300Kg的去離子水，加熱至55°C，保持4小時，得到懸浮液；在懸浮液中加入油酸17 Kg、氫化蓖麻油3Kg、IOKg的石墨稀、二氧化鈦3Kg、過氧化二苯甲酰3Kg、脂肪酸甘油酯8 Kg，攪拌均勻，加熱至55°C，保持2小時，得到改性懸浮液；將改性懸浮液用微濾膜過濾，所 得的顆粒在1150°C下燒結7小時，冷卻至室溫即可。
[0017] 電池極片材料的性能表征 將制得的負極材料，混合成糊狀，在銅箱上涂成厚度為100 μ m的均勻膜，通過實施例1 中的方法壓片后制成負極片。以商品化的LiCoO極片為正極，電解液由電解質LiPF6和碳 酸乙烯酯/1，2_二甲基碳酸酯按照體積比1 :1的混合溶液組成，以聚丙烯微孔膜為隔膜，裝 配成電池進行試驗，在2. 8~3. 4V，在室溫下以20mA/g的恒定電流進行充放電，進行充放電 性能測試，結果如下表所示_
[0018] 從表中可以看出，本發明制得得到的鈦酸鋰在做為負極材料時，其放電容量明顯 優于同類產品，而且經過多次放電后，其放電容量損失不大。實施例2中通過對油酸進行了 硫化改性，可以有效地使鈦酸鋰在與其它的石墨烯、氧化鈦材料進行混合時，更好地形成空 隙結構，有利于提高燒結過程中制備得到的陰極材料的空隙率，提高放電容量；對照例1中 由于未加入松油醇，導致了放電容量偏小；對照例2中由于未加入硅烷偶聯劑，導致了陰極 材料的電容量保持性能不好，在多次運行后，電容量發生了較實施例1和實施例2較為明顯 的下降。
【主權項】
1. 一種動力型鋰電池負極材料的制備方法，其特征在于：所述的負極材料的制備方 法，包括如下步驟：將按照重量份計的改性鈦酸鋰80~100份、乙炔黑10~20份和PVDF 10~20份混合均勻，再加入10~20份有機溶劑，混合均勻后，即得； 所述的改性鈦酸鋰的制備方法，包括如下步驟： 第1步、按重量份計，取氫氧化鋰15~20份、偏鈦酸8~15份、松油醇3~6份，加入 170~350份的去離子水，加熱至50~60°C，保持3~5小時，得到懸浮液； 第2步、在懸浮液中加入油酸10~20重量份、氫化蓖麻油2~4份、5~12份的石墨 烯、二氧化鈦2~4份、過氧化二苯甲酰2~4份、硅烷偶聯劑5~20份、表面活性劑5~ 10重量份，攪拌均勻，加熱至50~60°C，保持1~2小時，得到改性懸浮液； 第3步、將改性懸浮液用微濾膜過濾，所得的顆粒在1100~1200°C下燒結5~8小時， 冷卻至室溫即可。2. 根據權利要求1所述的動力型鋰電池負極材料的制備方法，其特征在于：所述的第1 步中，油酸是經過硫化改性的。3. 根據權利要求1所述的動力型鋰電池負極材料的制備方法，其特征在于：所述的有 機溶劑選自N-甲基-2-吡咯烷酮、四氫呋喃、二甲基亞砜、酰胺類溶劑、酯類溶劑或內酯類 溶劑；所述的酰胺類溶劑選自二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺；所述的酯類溶劑選自磷酸三 甲酯或磷酸三乙酯等；所述的內酯類溶劑選自T-丁內酯。4. 根據權利要求1所述的動力型鋰電池負極材料的制備方法，其特征在于：所述的表 面活性劑是脂肪酸甘油酯。5. 根據權利要求1所述的動力型鋰電池負極材料的制備方法，其特征在于：所述的硅 烷偶聯劑是KH550。
【專利摘要】本發明涉及一種動力型鋰電池負極材料的制備方法，包括如下步驟：將按照重量份計的改性鈦酸鋰80～100份、乙炔黑10～20份和PVDF？10～20份混合均勻，再加入10～20份有機溶劑，混合均勻后，即得；本發明制得得到的鈦酸鋰在做為負極材料時放電容量明顯優于同類產品，而且經過多次放電后，其放電容量損失不大；通過對油酸進行了硫化改性，可以有效地使鈦酸鋰在與其它的石墨烯、氧化鈦材料進行混合時，更好地形成空隙結構，有利于提高燒結過程中制備得到的陰極材料的空隙率，提高放電容量；加入松油醇，提高了放電容量，加入硅烷偶聯劑，提高了陰極材料的電容量保持性能，在多次運行后，電容量沒有發生了較為明顯的下降。
【IPC分類】H01M4/1391, H01M4/485, H01M4/62
【公開號】CN105098168
【申請號】CN201510594771
【發明人】孟紅琳
【申請人】孟紅琳
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月18日