一种钛酸锂负极材料的制备方法技术

本发明专利技术属于锂电池技术领域，具体涉及一种钛酸锂负极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：1)以废旧钛酸锂电池的负极片为阴极，在碱性水溶液中进行水的电解反应，使得所述负极片中的集流体与含活性粉体薄膜分离；2)将步骤1)得到的所述含活性粉体薄膜、锂源化合物和去离子水置于水热反应釜中，在160℃～220℃温度下反应8～16小时，得到反应前驱体；3)将步骤2)得到的所述反应前驱体在500℃～700℃温度下的空气氛围中焙烧3～8小时，得到粉体状的钛酸锂负极材料。本发明专利技术合成工艺简单，合成温度低，所制备的Li4Ti5O

【技术实现步骤摘要】
一种钛酸锂负极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池
，具体涉及一种钛酸锂负极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]尖晶石结构的钛酸锂(Li4Ti5O
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)，是一种“零应变”的负极材料，放电电压平稳，嵌锂电位高，不易引起金属锂析出，循环稳定性好。采用钛酸锂作为负极的电池，具有优异的循环寿命，在新能源汽车和储能领域内得到广泛的应用。
[0003]随着新能源产业的发展，各种新能源汽车电池和储能电池的退役，废旧电池逐年增加，所产生的环境问题越来越严重。同时，由于锂离子电池中的金属物质都是不可再生资源，对其进行综合回收利用，不仅能节约成本，而且能达到资源的循环利用，为建立资源生态型社会和环境友好型社会贡献力量。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种钛酸锂Li4Ti5O
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负极材料的制备工艺。本专利技术利用钛酸锂电池负极中钛酸锂材料结构稳定的特性，回收废旧钛酸锂电池的负极材料，实现钛酸锂材料的循环利用，节约锂资源和钛资源。
[0005]本专利技术所提供的技术方案如下：
[0006]一种钛酸锂负极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)以废旧钛酸锂电池的负极片为阴极，在碱性水溶液中进行水的电解反应，使得所述负极片中的集流体与含活性粉体薄膜分离；
[0008]2)将步骤1)得到的所述含活性粉体薄膜、锂源化合物和去离子水置于水热反应釜中，在160℃～220℃温度下反应8～16小时，得到反应前驱体；
[0009]3)将步骤2)得到的所述反应前驱体在500℃～700℃温度下的空气氛围中焙烧3～8小时，得到粉体状的钛酸锂负极材料。
[0010]现有技术中，一般钛酸锂电池负极采用的粘结剂为油系粘结剂。基于上述技术方案，可以利用负极钛酸锂材料中残余的锂离子在碱性水溶液中脱嵌时产生的氢气，来破坏粘结剂的粘结强度，从而提高集流体与含活性粉体薄膜的分离效率。
[0011]具体的，步骤1)中：
[0012]以石墨板或者铅板为阳极；
[0013]在pH为8～12的碱性电解液中进行水的电解反应。
[0014]具体的，废旧钛酸锂电池放电至0～0.5V后拆解，取出负极片。
[0015]具体的，步骤2)中：所述含活性粉体薄膜和锂源化合物按照含活性粉体薄膜和锂的质量比为100:(1～5)进行配比。
[0016]具体的，步骤3)中：将所述反应前驱体在在450℃～600℃温度下的空气氛围中焙烧3～6小时，得到粉体状的钛酸锂负极材料。
[0017]具体的，步骤1)中，所述碱性水溶液选自碳酸钠、草酸钠、氢氧化钠或氨水中的任
意一种的水溶液。
[0018]基于上述技术方案，碳酸钠、草酸钠、氢氧化钠或氨提供了电解析氢的合适的碱性条件。并且碳酸钠、草酸钠、氢氧化钠和氨均有无毒、环保等显著优点。
[0019]具体的，步骤2)中，所述锂源化合物选自硫酸锂、草酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、氯化锂、硝酸锂或氢氧化锂中的任意一种。
[0020]具体的，步骤3)中：
[0021]得到的所述钛酸锂负极材料的平均粒子直径范围在200～1000nm；
[0022]所述钛酸锂负极材料的X射线衍射峰中杂相主峰与钛酸锂主峰的强度比例小于2％。
[0023]本专利技术的优点在于：合成工艺简单，合成温度低，所制备的Li4Ti5O
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材料结构稳定，颗粒细小均匀，结晶性好，脱嵌锂可逆性良好，性能优异。
附图说明
[0024]图1是实施例1中制备得到的Li4Ti5O
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材料的SEM照片。
[0025]图2是实施例1中制备得到的Li4Ti5O
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材料的XRD图谱。
[0026]图3是实施例1中制备得到的Li4Ti5O
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材料的充放电测试曲线。测试条件为：采用半电池对所制备的钛酸锂材料进行性能测试，正极活性物质为钛酸锂材料，负极为金属锂片，电解液为普通商用电解液(溶剂EC：DEC：DMC＝1:1:1，锂盐为LiPF6)。
具体实施方式
[0027]以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0028]实施例1
[0029]本实施例的Li4Ti5O
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材料制备步骤如下：
[0030]首先将废旧钛酸锂电池放电至0V后拆解，取出负极片，将该负极片作为电解池的阴极，以石墨板为阳极，在pH为8的碳酸钠碱性电解液中，进行水的电解反应，使得集流体与含活性粉体薄膜分离。将分离得到的薄膜、锂源化合物氢氧化锂和去离子水置于水热反应釜中，薄膜和氢氧化锂按照薄膜和锂的质量比100:2配比，180温度下反应10小时，得到反应前驱体；最后将前驱体在600℃温度下空气氛围中焙烧3小时得到最终的钛酸锂粉体材料，粉体平均粒子直径小于1000nm，所制备的钛酸锂粉体材料的X射线衍射峰中杂相主峰与钛酸锂主峰的强度比例小于2％。
[0031]图1和图2分别给出了本实施例所制备的钛酸锂材料的SEM和XRD图谱。图3给出了本实施例中钛酸锂材料的半电池充放电性能图。充放电循环电压范围2.5
‑
1V，充放电倍率0.2C。
[0032]实施例2
[0033]本实施例的Li4Ti5O
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材料制备步骤如下：
[0034]首先将废旧钛酸锂电池放电至0.5V后拆解，取出负极片，将该负极片作为电解池的阴极，以石墨板为阳极，在pH为12碳酸钠碱性电解液中，进行水的电解反应，使得集流体与含活性粉体薄膜分离。将分离得到的薄膜、锂源化合物碳酸锂和去离子水置于水热反应
釜中，薄膜和氢氧化锂的按照薄膜和锂的质量比100:1配比，160℃温度下反应16小时，得到反应前驱体；最后将前驱体在450℃温度下空气氛围中焙烧6小时得到最终的钛酸锂粉体材料。粉体平均粒子直径小于500nm，所制备的钛酸锂粉体材料的X射线衍射峰中杂相主峰与钛酸锂主峰的强度比例小于2％。
[0035]实施例3
[0036]本实施例的Li4Ti5O
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材料制备步骤如下：
[0037]首先将废旧钛酸锂电池放电至0.1V后拆解，取出负极片，将该负极片作为电解池的阴极，以石墨板为阳极，在pH为12氨水碱性电解液中，进行水的电解反应，使得集流体与含活性粉体薄膜分离。将分离得到的薄膜、锂源化合物氢氧化锂和去离子水置于水热反应釜中，薄膜和氢氧化锂的按照薄膜和锂的质量比100:5配比，220℃温度下反应8小时，得到反应前驱体；最后将前驱体在500℃温度下空气氛围中焙烧5小时得到最终的钛酸锂粉体材料。粉体平均粒子直径小于500nm，所制备的钛酸锂粉体材料的X射线衍射峰中杂相主峰与钛酸锂主峰的强度比例小于2％。
[0038]实施例4
[0039]本实施例的Li4Ti本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锂负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以废旧钛酸锂电池的负极片为阴极，在碱性水溶液中进行水的电解反应，使得所述负极片中的集流体与含活性粉体薄膜分离；2)将步骤1)得到的所述含活性粉体薄膜、锂源化合物和去离子水置于水热反应釜中，在160℃～220℃温度下反应8～16小时，得到反应前驱体；3)将步骤2)得到的所述反应前驱体在500℃～700℃温度下的空气氛围中焙烧3～8小时，得到粉体状的钛酸锂负极材料。2.根据权利要求1所述的钛酸锂负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中：以石墨板或者铅板为阳极；在pH为8～12的碱性电解液中进行水的电解反应。3.根据权利要求1所述的钛酸锂负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中：所述含活性粉体薄膜和锂源化合物按照含活性粉体薄膜和锂的质量比为100:(1～5)进行配比...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑威，梁孜，王睿，王珂，
申请(专利权)人：四川国创成电池材料有限公司，
类型：发明
国别省市：