发明的改性钛酸锂负极材料。
[0019] 实施例2 将中间相沥青(软化点250°C)和酚醛树脂(软化点110°C)按照1 :4 (30Kg和120Kg) 的比例一起加入到在200L的捏合釜中，开始升温加热到300°C，在沥青和树脂均熔化成液 体后，然后按照树脂重量4%的比例添加4. 8Kg的固化剂一六次甲基四胺，不断搅拌至各组 分混合均匀；按照沥青和树脂总重量：钛酸锂重量=1:10的比例称取1500Kg的钛酸锂，加 入带有搅拌和加热功能的混合装置中，搅拌并升温至l〇〇°C，然后将已混合均匀的沥青、树 月旨、固化剂的混合液体通过超声雾化装置喷洒到钛酸锂搅拌装置中，直至混合液体全部喷 洒完，再混合2小时后，停止加热并按照5°C/min的速率降温至常温状态下，此时树脂已完 成固化；最后将混合均匀的粉体以4°C/min的速率升温至950°C，保温2小时，然后冷却至 室温，经筛分得到本发明的改性钛酸锂负极材料。
[0020] 实施例3 将煤沥青（软化点120°C)和酚醛树脂(软化点110°C)按照1 :3 (35Kg和105Kg)的比 例一起加入到在200L的捏合釜中，开始升温加热到150°C，在沥青和树脂均熔化成液体后， 然后按照树脂重量4. 5%的比例添加6. 3Kg的固化剂一三甲基六亚甲基二胺，不断搅拌至各 组分混合均匀；按照沥青和树脂总重量：钛酸锂重量=1:9的比例称取1260Kg的钛酸锂，加 入带有搅拌和加热功能的混合装置中，搅拌并升温至l〇5°C，然后将已混合均匀的沥青、树 月旨、固化剂的混合液体通过离心雾化装置喷洒到钛酸锂搅拌装置中，直至混合液体全部喷 洒完，再混合3小时后，停止加热并按照8°C/min的速率降温至常温状态下，此时树脂已完 成固化；最后将混合均匀的粉体以3°C/min的速率升温至900°C，保温1. 5小时，然后冷却 至室温，经筛分得到本发明的改性钛酸锂负极材料。
[0021] 对比例1 将中间相沥青(软化点250°C)采用气流粉碎机进行超细粉碎，得到平均粒径D50为 2. 1ym的沥青包覆材料超细粉体；再将沥青包覆材料超细粉体与钛酸锂按照1 :9的比例进 行混合，将混合均匀的粉体以5°C/min的速率升温至1000°C，保温1小时，然后冷却至室 温，经筛分得到沥青包覆的改性钛酸锂负极材料。
[0022] 对比例2 将酚醛树脂(软化点110°c)采用深冷粉碎机进行超细粉碎，得到平均粒径D50为 2. 1ym的树脂包覆材料超细粉体。再将树脂包覆材料超细粉体与钛酸锂按照1 :9的比例 进行混合，将混合均匀的粉体以5°C/min的速率升温至1KKTC，保温1小时，然后冷却至室 温，经筛分得到树脂包覆的钛酸锂负极材料。
[0023] 对比例3 未包覆的钛酸锂直接进行电性能测试。
[0024] 电化学性能测试 为检验本发明方法制备的改性钛酸锂负极材料的性能，用半电池测试方法进行测试， 用以上实施例和比较例的负极材料：乙炔黑：PVDF(聚偏氟乙烯）=93 :3 :4 (重量比)，加适 量NMP(N-甲基吡咯烷酮)调成浆状，涂布于铜箱上，经真空110°C干燥8小时制成负极片； 以金属锂片为对电极，电解液为lmol/LLiPF6/EC+DEC+DMC=l:1 :1，聚丙烯微孔膜为隔膜， 组装成电池。充放电电压为1. 0~2. 5V，充放电速率为0. 2C，对电池性能进行能测试，测试 结果见表1。
[0025] 表1为不同实施例和比较例中负极材料的性能比较
为了检测本发明的负极材料在动力电池方面的倍率性能，采用制备成18650型圆柱成 品电池进行倍率充放电的检测。
[0026] 用上实施例和比较例的负极材料：SP:SBR(固含量50%) :CMC=94 :2. 5 :1. 5 :2 (重 量比)，加适量去离子水混合均匀调成浆状，涂于铜箱上，在90°C下抽真空干燥；将LiFeP04 粉末：SP:KS-6 :PVDF=92 :3. 5 :2 :2. 5 (重量比)，以NMP做溶剂混合均匀进行调浆后，涂 于铝箱上，在100 °C下抽真空干燥；将干燥后的正、负极极片经过辊压、裁片、卷绕、注液、 封口、化成工序，制成磷酸铁锂动力型18650圆柱电池，隔膜为Celgard2400,电解液为1M LiPF6 /DMC:EC:DEC，使用动力电池检测装置进行倍率性能的检测，测试结果见表2。
[0027] 表2为不同实施例和比较例中负极材料的倍率性能比较
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员 应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明 的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和 改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等 效物界定。
【主权项】
1. 一种改性钛酸锂负极材料的制备方法，具体步骤如下： (1) 将软化点在l〇〇°C~300°C之间的沥青和软化点在50°C~150°C之间的树脂按1 : 1. 5~4的重量比加入到具有加热和搅拌装置的捏合釜中，以10~40°C / min的速率加热 升温至沥青和树脂均熔化成液体； (2) 然后加入占树脂量2%~5%的固化剂，在惰性气体保护下，不断搅拌至各种组分混 合均匀； (3) 按照树脂和沥青总重量：钛酸锂的重量为1:4~20的比例称取钛酸锂，加入到带有 搅拌和加热功能的混合装置中，搅拌速度为60~180转/分钟，加热温度为40°C~140°C， 该温度略低于树脂软化点的温度； (4) 将步骤2中混合均匀的液体通过雾化装置，加入到步骤3中装有钛酸锂粉体的混合 装置中，在混合2~5小时后，停止加热并按照5~20°C / min的速率降温至常温状态下， 此时树脂已完成固化； (5) 将步骤4中所得的粉体，在惰性气体的保护下，以1~KTC /min的速度升温至 800~1000°C，再保温1~5h，自然降温，冷却后过筛即得到采用本发明所制得的改性钛酸 锂负极材料。2. 根据权利要求1所述的锂离子电池负极包覆层复合材料的制备方法，其特征是：步 骤（1)中所述的沥青包括煤沥青、石油沥青、改质沥青、中间相沥青、由沥青改质而得到的缩 合多环多核芳香烃中的一种或一种以上的混合物，软化点在l〇〇°C以上。3. 根据权利要求1所述的锂离子电池负极包覆层复合材料的制备方法，其特征是：步 骤（1)中所述的树脂为热塑性树脂，包括呋喃树脂、脲醛树脂、嘧胺树脂、酚醛树脂、环氧树 脂和聚甲醛丙烯酸甲酯树脂中的一种或一种以上的混合物。4. 根据权利要求1所述的锂离子电池负极包覆层复合材料的制备方法，其特征是：步 骤（1)中所述的搅拌的时间为80~130min，加热的最终温度比组分中沥青和树脂的最高软 化点高30~40°C。5. 根据权利要求1所述的锂离子电池负极包覆层复合材料的制备方法，其特征是：步 骤（2)中所述的固化剂为六次甲基四胺、二乙胺基丙胺、三甲基六亚甲基二胺、二已基三胺、 具有固化作用的热固性树脂中的一种或一种以上的混合物。6. 根据权利要求1所述的锂离子电池负极包覆层复合材料的制备方法，其特征是：步 骤（4)中雾化采用的是利用超声雾化、离心雾化、高压雾化原理工作的雾化装置中的一种。
【专利摘要】一种改性钛酸锂负极材料的制备方法，通过将包覆材料前驱体复合处理后，再添加一定量的树脂固化剂，然后雾化处理，使包覆材料分散成超细液滴，加强了复合包覆材料的流动性和分散性，再对钛酸锂进行全覆盖；其次树脂经过固化后，可以起到骨架支撑作用，防止碳化过程中沥青发生融并导致钛酸锂碳化后出现粘连结块，而需要对其进行破碎处理致使包覆层破坏的现象。采用本发明的方法保证了多种包覆材料前驱体混合的均匀性，同时不需要任何溶剂，对环境友好；另外，工艺简单，成本低，易工业化生产。
【IPC分类】H01M4/485, H01M10/0525, H01M4/36
【公开号】CN105006556
【申请号】CN201510481074
【发明人】田东
【申请人】田东
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年8月7日