钛酸锂掺杂三价钛的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107808957A(43)申请公布日2018.03.16(21)申请号201711048091.6(22)申请日2017.10.31(71)申请人攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司地址617000四川省攀枝花市东区桃源街90号(72)发明人孟伟巍(74)专利代理机构成都虹桥专利事务所(普通合伙)51124代理人杨长青(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/485(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称钛酸锂掺杂三价钛的方法(57)摘要本发明公开了一种钛酸锂掺杂三价钛的方法，涉及锂离子电池以及粉末冶金技术领域，解决的技术问题是提供一种不破坏钛酸锂初始形貌，工艺简单的钛酸锂掺杂三价钛的方法。本发明采用的技术方案是：钛酸锂掺杂三价钛的方法，包括：S1以二氧化钛为钛源，钛酸锂为锂源，将两种化合物按比例混合，作为前驱体粉末；S2在前驱体粉末中添加微米级的金属钛粉，再在真空环境下充分干燥；S3再置于加热炉中，在惰性气体气氛中加热发生固相合成反应，钛粉还原钛酸锂表面的四价钛，在钛酸锂表面生成三价钛修饰钛酸锂，得到掺杂三价钛的钛酸锂粉末。本发明简单易行，未破坏钛酸锂初始形貌，使纯相的钛酸锂导电性得到提升，提高了其作为负极材料的导电性。CN107808957ACN107808957A权利要求书1/1页1.钛酸锂掺杂三价钛的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.前驱体的制备：以二氧化钛为钛源，钛酸锂为锂源，按照钛锂的摩尔比为5:4～4.5，将两种化合物混合均匀，并且打碎团聚颗粒，作为前驱体粉末；S2.在前驱体粉末中添加2～5％微米级的金属钛粉，将添加钛粉的前驱体粉末放置于真空环境下充分干燥；S3.将干燥后，掺杂钛粉的前驱体粉末置于加热炉中，在惰性气体气氛中加热发生固相合成反应，钛粉作为还原剂，还原钛酸锂表面的四价钛，在钛酸锂表面生成三价钛修饰钛酸锂，得到掺杂三价钛的钛酸锂粉末。2.如权利要求1所述的钛酸锂掺杂三价钛的方法，其特征在于：S1步骤中，钛锂的摩尔比为5:4.2。3.如权利要求1所述的钛酸锂掺杂三价钛的方法，其特征在于：S2步骤中，添加3％微米级的金属钛粉。4.如权利要求1所述的钛酸锂掺杂三价钛的方法，其特征在于：S2步骤中，将添加钛粉的前驱体粉末放置于化铝坩埚中，再在真空环境下，120℃干燥12小时。5.如权利要求1所述的钛酸锂掺杂三价钛的方法，其特征在于：S3步骤中，所述惰性气体是氩气。6.如权利要求1所述的钛酸锂掺杂三价钛的方法，其特征在于：S3步骤中，固相合成反应温度为700～900℃，加热时间为6小时，升温速率为5℃/min。7.如权利要求6所述的钛酸锂掺杂三价钛的方法，其特征在于：S3步骤中，固相合成反应温度为800℃。2CN107808957A说明书1/2页钛酸锂掺杂三价钛的方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池以及粉末冶金技术领域，具体为一种钛酸锂掺杂三价钛的方法。背景技术[0002]锂离子二次电池由于具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长等优点，而被广泛用作各种移动设备的电源，储能电站，甚至在航空、航天、航海、汽车、医疗设备等领域中逐步取代其他的传统电池。[0003]目前锂离子二次电池使用的负极材料主要集中于人造石墨，天然石墨，钛酸锂，软碳，硬碳等材料。但是，随着锂离子二次电池在纯电动汽车、混合动力汽车中的普及，其碳系材料显现出诸多的缺点，其最为突出的问题就是安全性能。石墨负极在充放电循环过程中，由于其锂化电压过低0VVSLi/Li+，在充放电循环过程中会产生“固体电解质界面膜”，即SEI膜，这层SEI膜会造成锂离子电池的短路，从而对电池造成爆炸等不良影响。因此，本领域研究人员在不断寻找它的替代品。[0004]钛酸锂(Li4Ti5O12)作为可替代碳系材料的新兴负极材料，具有充放电循环过程“晶胞体积零应变”、放电电压平台高1.55VVSLi/Li+，安全性高、充放电循环性能好等优点。可作为锂离子动力电池负极材料，也可以作为汽车动力电池、大规模储能等锂离子二次电池的负极材料。作为钛系复合材料，钛酸锂导电性较差，这是其作为负极材料必须直接面对的问题。此外，导电性较差，直接造成其在高倍率循环方面具有不良的表现。[0005]为了提高钛酸锂的倍率性能，总体来说，有两种方法：一种方法是将其做成纳米线，另外一种是使用商品化的二氧化钛材料，对其体相掺杂金属粉末，表面修饰碳、高导电性氧氮等物质，以提高它的电子导电性，从而提高它的倍率性能。发明内容[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种不破坏钛酸锂初始形貌，工艺简单的钛酸锂掺杂三价钛的方法。[0007]本发明