權利要求

1.鋰電池負極材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：碳酸鋰39-57份、石墨25-36份、鈦酸鹽27-35份、導電劑9-14份、抗氧劑3-9份、膠合劑5-11份； 所述膠合劑包括丁苯橡膠、天然橡膠和羧甲基纖維素鈉。2.根據權利要求1所述的鋰電池負極材料，其特征在于：所述鈦酸鹽為鈦酸鋰，所述導電劑為碳纖維。 3.根據權利要求1所述的鋰電池負極材料，其特征在于：所述抗氧劑包括二氧化硅、三氧化二鋁、五氧化二磷和三氧化二硼。 4.一種如權利要求1-3中任意所述的鋰電池負極材料的燒結制備方法，其特征在于，包括以下步驟： S1、將碳酸鋰投入水中后向水中充入二氧化碳氣體形成懸浮液，并將鈦酸鹽、導電劑加入于水中形成水解液； S2、將懸浮液與水解液混合并加入石墨與膠合劑形成混合液，對混合液進行加熱去水形成糊狀物，并對糊狀物進行燒結烘干，形成電極坯料； S3、將抗氧劑投入水中攪拌均勻后形成保護液，將保護液涂敷于電極坯料表面并烘干，在電極坯料表面形成保護涂層； S4、將電極坯料經過壓輥碾壓后，通過模具銑刀去除電極坯料的多余部分，產生符合要求的鋰電池負極材料。 5.根據權利要求4所述的鋰電池負極材料的燒結制備方法，其特征在于：所述S1中，碳酸鋰投入水中時，水溫為10-25℃。 6.根據權利要求4所述的鋰電池負極材料的燒結制備方法，其特征在于：所述S2中，對混合液加熱前，以5-15rpm/min的轉速攪拌18-32min。 7.根據權利要求6所述的鋰電池負極材料的燒結制備方法，其特征在于：所述S2中，對糊狀物進行燒結烘干時包括三個階段即升溫階段、保溫階段和降溫階段，升溫階段時加熱溫度為50-1050℃，保溫階段加熱溫度為1050-1350℃，降溫階段將溫度降至常溫。 8.根據權利要求4所述的鋰電池負極材料的燒結制備方法，其特征在于：所述S3中，保護液在室溫下的粘度為2-10mPa·s。 9.根據權利要求4所述的鋰電池負極材料的燒結制備方法，其特征在于：所述S3中，保護涂層的厚度為8-22μm。 10.根據權利要求4所述的鋰電池負極材料的燒結制備方法，其特征在于：所述S4中模具銑刀在切除多余坯料時，使用水溶性切削液澆筑于刀身。

說明書

鋰電池負極材料及其燒結制備方法

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，具體地說，涉及一種鋰電池負極材料及其燒結制備方法。

背景技術

鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料，以金屬鋰或其合金金屬為負極材料，使用非水電解質溶液的電池，相較于鉛酸電池，鋰電池具有更長的使用壽命，并且同等體積下鋰電池的電池容量更大，另外鉛酸電池會污染環境，而鋰電池可以回收較為環保。

鋰電池的負極材料性能直接決定著鋰電池的充放電效率、循環性能等，為了提高鋰電池的充放電性能，需要對鋰電池的負極材料進行改良，一般通過對負極材料進行球化以及表面改性以便于鋰電池負極中的鋰離子的嵌入脫出，然而現有的鋰電池負極在經過多次充放電后，其電極結構不再完整，從而使得電池的容量降低，因此提出一種鋰電池負極材料及其燒結制備方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋰電池負極材料及其燒結制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，一方面，本發明目的在于，提供了一種鋰電池負極材料，包括以下重量份的原料：碳酸鋰39-57份、石墨25-36份、鈦酸鹽27-35份、導電劑9-14份、抗氧劑3-9份、膠合劑5-11份；

所述膠合劑包括丁苯橡膠、天然橡膠和羧甲基纖維素鈉。

作為本技術方案的進一步改進，所述鈦酸鹽為鈦酸鋰，所述導電劑為碳纖維。

作為本技術方案的進一步改進，所述抗氧劑包括二氧化硅、三氧化二鋁、五氧化二磷和三氧化二硼。

另一方面，本發明還提供了一種如上述所述的鋰電池負極材料的燒結制備方法，包括以下步驟：

S1、將碳酸鋰投入水中后向水中充入二氧化碳氣體形成懸浮液，并將鈦酸鹽、導電劑加入于水中形成水解液；

S2、將懸浮液與水解液混合并加入石墨與膠合劑形成混合液，對混合液進行加熱去水形成糊狀物，并對糊狀物進行燒結烘干，形成電極坯料；

S3、將抗氧劑投入水中攪拌均勻后形成保護液，將保護液涂敷于電極坯料表面并烘干，在電極坯料表面形成保護涂層；

S4、將電極坯料經過壓輥碾壓后，通過模具銑刀去除電極坯料的多余部分，產生符合要求的鋰電池負極材料。

作為本技術方案的進一步改進，所述S1中，碳酸鋰投入水中時，水溫為10-25℃。

作為本技術方案的進一步改進，所述S2中，對混合液加熱前，以5-15rpm/min的轉速攪拌18-32min。

作為本技術方案的進一步改進，所述S2中，對糊狀物進行燒結烘干時包括三個階段即升溫階段、保溫階段和降溫階段，升溫階段時加熱溫度為50-1050℃，保溫階段加熱溫度為1050-1350℃，降溫階段將溫度降至常溫。

作為本技術方案的進一步改進，所述S3中，保護液在室溫下的粘度為2-10mPa·s。

作為本技術方案的進一步改進，所述S3中，保護涂層的厚度為8-22μm。

作為本技術方案的進一步改進，所述S4中模具銑刀在切除多余坯料時，使用水溶性切削液澆筑于刀身。

本發明中通過以鋰離子嵌入脫出時晶體常數和體積變化較小的鈦酸鋰作為鈦酸鹽，提供較為堅固的電極結構，并且通過添加有鈦酸鹽作為充放電材料，其充放電時xLi++xe-+ 6C?LixC6，充電時鋰離子插入，放電時鋰離子脫插，其中通過添加有膠合劑并以膠合劑中的丁苯橡膠、天然橡膠和羧甲基纖維素鈉提供粘結力，保持電極結構的完整性，其中由于丁苯橡膠與天然橡膠的分子結構相似，丁苯橡膠與天然橡膠的相容性好，通過混有天然橡膠能夠解決因丁苯橡膠中因反式結構多、結構不規整以及側基上帶有苯環結構，而導致的膠料彈性低的問題，通過在電極表面涂覆有由抗氧劑形成的涂層，能夠避免由于電極氧化造成的無效損耗，確保電極的使用壽命，另外抗氧劑中的二氧化硅與膠合劑中的羧甲基纖維素鈉反應，羧甲基可通過化學鍵如共價鍵等與硅相連，并且連接力較強,可保持硅顆粒之間的連接，能夠在硅表面形成類似固體電解質相界面膜的包覆，抑制電解液的分解，從而避免電池多次充放電后的容量降低。

與現有技術相比，本發明的有益效果：

該鋰電池負極材料及其燒結制備方法中，通過添加鈦酸鋰，由于其晶體在嵌入或脫出鋰離子時晶格常數和體積變化都很小，能夠避免由于多次充放電導致的結構損壞，提高電極的循環性能和使用壽命，通過將抗氧劑涂敷于電極表面，形成抗氧化涂層，能夠避免電極由于氧化導致無效損耗，而通過添加膠合劑，能夠提供強粘接力，以保持電極結構的完整性，避免電池容量的下降。

附圖說明

圖1為本發明的制備流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

一方面，本實施例目的在于，提供了一種鋰電池負極材料，包括以下重量份的原料：碳酸鋰39-57份、石墨25-36份、鈦酸鹽27-35份、導電劑9-14份、抗氧劑3-9份、膠合劑5-11份；

膠合劑包括丁苯橡膠、天然橡膠和羧甲基纖維素鈉，通過添加有丁苯橡膠、天然橡膠和羧甲基纖維素鈉作為膠合劑，能夠提供強粘接力，并且丁苯橡膠與天然橡膠共溶，能夠改善膠合劑彈性低的問題，從而對電極進行粘接以保持電極結構的完整性。

在上述基礎上，本發明實施例中，鈦酸鹽為鈦酸鋰，所述導電劑為碳纖維，通過添加鈦酸鋰，其晶體在嵌入或脫出鋰離子時晶格常數和體積變化都很小，在多次充放電循環中，能夠避免由于電極材料來回伸縮導致的結構損壞，提高電極的循環性能和使用壽命，降低因結構受損導致的比容量衰減，通過添加碳纖維，由于碳纖維的線性結構，能夠在電極中形成良好的導電網絡，能夠降低電池內阻及改善電池性能。

進一步的，抗氧劑包括二氧化硅、三氧化二鋁、五氧化二磷和三氧化二硼，通過將抗氧劑涂敷于電極表面，使得微納米陶瓷粉在電極表面形成抗氧化涂層，能夠避免電極由于氧化導致無效損耗，從而提高電極的使用壽命。

本發明中通過以鋰離子嵌入脫出時晶體常數和體積變化較小的鈦酸鋰作為鈦酸鹽，提供較為堅固的電極結構，并且通過添加有鈦酸鹽作為充放電材料，其充放電時xLi++xe-+ 6C?LixC6，充電時鋰離子插入，放電時鋰離子脫插，其中通過添加有膠合劑并以膠合劑中的丁苯橡膠、天然橡膠和羧甲基纖維素鈉提供粘結力，保持電極結構的完整性，其中由于丁苯橡膠與天然橡膠的分子結構相似，丁苯橡膠與天然橡膠的相容性好，通過混有天然橡膠能夠解決因丁苯橡膠中因反式結構多、結構不規整以及側基上帶有苯環結構，而導致的膠料彈性低的問題，通過在電極表面涂覆有由抗氧劑形成的涂層，能夠避免由于電極氧化造成的無效損耗，確保電極的使用壽命，另外抗氧劑中的二氧化硅與膠合劑中的羧甲基纖維素鈉反應，羧甲基可通過化學鍵如共價鍵等與硅相連，并且連接力較強,可保持硅顆粒之間的連接，能夠在硅表面形成類似固體電解質相界面膜的包覆，抑制電解液的分解，從而避免電池多次充放電后的容量降低。

請參閱圖1所示，本發明實施例還提供了一種鋰電池負極材料的燒結制備方法，具體步驟如下：

1.將碳酸鋰39-57份投入水溫為10-25℃的水中后向水中充入二氧化碳氣體形成懸浮液，并將鈦酸鹽27-35份、導電劑9-14份加入于水中形成水解液，碳酸鋰無機物微溶于水，并且溫度越高溶解度越低，通過充入二氧化碳氣體，能夠使得碳酸鋰轉變為酸式碳酸鹽，從而便于鋰離子的溶解；

2.將懸浮液與水解液混合并加入石墨25-36份與膠合劑5-11份形成混合液，對混合液以5-15rpm/min的轉速攪拌18-32min后，對混合液進行加熱去水形成糊狀物，并對糊狀物進行三個階段的燒結烘干形成電極坯料，其中三個階段即升溫階段、保溫階段和降溫階段，升溫階段時加熱溫度為50-1050℃，保溫階段加熱溫度為1050-1350℃，降溫階段將溫度降至常溫，通過對混合液進行攪拌，以便于后續形成的糊狀物內各組分的均勻分布，確保制備的電極材料的質量，升溫階段時主要用于糊狀物內水分的蒸發，保溫階段通過在高溫下將鋰離子的分布狀態保持下來；

3.在室溫下將抗氧劑3-9份投入水中攪拌均勻后形成粘度為2-10mPa·s的保護液，將保護液涂敷于電極坯料表面并烘干，在電極坯料表面形成厚度為8-22μm的保護涂層，粘度的大小決定著保護涂層的質量，進而影響電極的性能，當保護涂層的厚度較薄時不便于電極的抗氧化，厚度較厚時影響電池內物質的利用效果，即影響電池的充放電性能；

4.將電極坯料經過壓輥碾壓后，通過模具銑刀去除電極坯料的多余部分，并且模具銑刀在切除多余坯料時，使用水溶性切削液澆筑于刀身，產生符合要求的鋰電池負極材料，通過澆筑有水溶性切削液能夠防止銑刀的磨損以及避免粉塵的飛散。

根據鋰電池負極材料中不同原料的用量以及工藝參數的不同，通過以下具體的實施例來對本發明提供的一種鋰電池負極材料進一步說明。

實施例1

1.將碳酸鋰39份投入水溫為10℃的水中后向水中充入二氧化碳氣體形成懸浮液，并將鈦酸鹽27份、導電劑9份加入于水中形成水解液，碳酸鋰無機物微溶于水，并且溫度越高溶解度越低，通過充入二氧化碳氣體，能夠使得碳酸鋰轉變為酸式碳酸鹽，從而便于鋰離子的溶解；

2.將懸浮液與水解液混合并加入石墨25份與膠合劑5份形成混合液，對混合液以5rpm/min的轉速攪拌18min后，對混合液進行加熱去水形成糊狀物，并對糊狀物進行三個階段的燒結烘干形成電極坯料，其中三個階段即升溫階段、保溫階段和降溫階段，升溫階段時加熱溫度為50℃，保溫階段加熱溫度為1050℃，降溫階段將溫度降至常溫，通過對混合液進行攪拌，以便于后續形成的糊狀物內各組分的均勻分布，確保制備的電極材料的質量，升溫階段時主要用于糊狀物內水分的蒸發，保溫階段通過在高溫下將鋰離子的分布狀態保持下來；

3.在室溫下將抗氧劑3份投入水中攪拌均勻后形成粘度為2mPa·s的保護液，將保護液涂敷于電極坯料表面并烘干，在電極坯料表面形成厚度為8μm的保護涂層，粘度的大小決定著保護涂層的質量，進而影響電極的性能，當保護涂層的厚度較薄時不便于電極的抗氧化，厚度較厚時影響電池內物質的利用效果，即影響電池的充放電性能；

4.將電極坯料經過壓輥碾壓后，通過模具銑刀去除電極坯料的多余部分，并且模具銑刀在切除多余坯料時，使用水溶性切削液澆筑于刀身，產生符合要求的鋰電池負極材料，通過澆筑有水溶性切削液能夠防止銑刀的磨損以及避免粉塵的飛散。

實施例2

1.將碳酸鋰44份投入水溫為15℃的水中后向水中充入二氧化碳氣體形成懸浮液，并將鈦酸鹽29份、導電劑10份加入于水中形成水解液，碳酸鋰無機物微溶于水，并且溫度越高溶解度越低，通過充入二氧化碳氣體，能夠使得碳酸鋰轉變為酸式碳酸鹽，從而便于鋰離子的溶解；

2.將懸浮液與水解液混合并加入石墨29份與膠合劑6份形成混合液，對混合液以7rpm/min的轉速攪拌21min后，對混合液進行加熱去水形成糊狀物，并對糊狀物進行三個階段的燒結烘干形成電極坯料，其中三個階段即升溫階段、保溫階段和降溫階段，升溫階段時加熱溫度為350℃，保溫階段加熱溫度為1150℃，降溫階段將溫度降至常溫，通過對混合液進行攪拌，以便于后續形成的糊狀物內各組分的均勻分布，確保制備的電極材料的質量，升溫階段時主要用于糊狀物內水分的蒸發，保溫階段通過在高溫下將鋰離子的分布狀態保持下來；

3.在室溫下將抗氧劑4份投入水中攪拌均勻后形成粘度為3mPa·s的保護液，將保護液涂敷于電極坯料表面并烘干，在電極坯料表面形成厚度為11μm的保護涂層，粘度的大小決定著保護涂層的質量，進而影響電極的性能，當保護涂層的厚度較薄時不便于電極的抗氧化，厚度較厚時影響電池內物質的利用效果，即影響電池的充放電性能；

4.將電極坯料經過壓輥碾壓后，通過模具銑刀去除電極坯料的多余部分，并且模具銑刀在切除多余坯料時，使用水溶性切削液澆筑于刀身，產生符合要求的鋰電池負極材料，通過澆筑有水溶性切削液能夠防止銑刀的磨損以及避免粉塵的飛散。

實施例3

1.將碳酸鋰51份投入水溫為15℃的水中后向水中充入二氧化碳氣體形成懸浮液，并將鈦酸鹽31份、導電劑11份加入于水中形成水解液，碳酸鋰無機物微溶于水，并且溫度越高溶解度越低，通過充入二氧化碳氣體，能夠使得碳酸鋰轉變為酸式碳酸鹽，從而便于鋰離子的溶解；

2.將懸浮液與水解液混合并加入石墨31份與膠合劑8份形成混合液，對混合液以9rpm/min的轉速攪拌24min后，對混合液進行加熱去水形成糊狀物，并對糊狀物進行三個階段的燒結烘干形成電極坯料，其中三個階段即升溫階段、保溫階段和降溫階段，升溫階段時加熱溫度為600℃，保溫階段加熱溫度為1200℃，降溫階段將溫度降至常溫，通過對混合液進行攪拌，以便于后續形成的糊狀物內各組分的均勻分布，確保制備的電極材料的質量，升溫階段時主要用于糊狀物內水分的蒸發，保溫階段通過在高溫下將鋰離子的分布狀態保持下來；

3.在室溫下將抗氧劑6份投入水中攪拌均勻后形成粘度為5mPa·s的保護液，將保護液涂敷于電極坯料表面并烘干，在電極坯料表面形成厚度為14μm的保護涂層，粘度的大小決定著保護涂層的質量，進而影響電極的性能，當保護涂層的厚度較薄時不便于電極的抗氧化，厚度較厚時影響電池內物質的利用效果，即影響電池的充放電性能；

4.將電極坯料經過壓輥碾壓后，通過模具銑刀去除電極坯料的多余部分，并且模具銑刀在切除多余坯料時，使用水溶性切削液澆筑于刀身，產生符合要求的鋰電池負極材料，通過澆筑有水溶性切削液能夠防止銑刀的磨損以及避免粉塵的飛散。

實施例4

1.將碳酸鋰55份投入水溫為20℃的水中后向水中充入二氧化碳氣體形成懸浮液，并將鈦酸鹽33份、導電劑13份加入于水中形成水解液，碳酸鋰無機物微溶于水，并且溫度越高溶解度越低，通過充入二氧化碳氣體，能夠使得碳酸鋰轉變為酸式碳酸鹽，從而便于鋰離子的溶解；

2.將懸浮液與水解液混合并加入石墨34份與膠合劑9份形成混合液，對混合液以12rpm/min的轉速攪拌29min后，對混合液進行加熱去水形成糊狀物，并對糊狀物進行三個階段的燒結烘干形成電極坯料，其中三個階段即升溫階段、保溫階段和降溫階段，升溫階段時加熱溫度為900℃，保溫階段加熱溫度為1250℃，降溫階段將溫度降至常溫，通過對混合液進行攪拌，以便于后續形成的糊狀物內各組分的均勻分布，確保制備的電極材料的質量，升溫階段時主要用于糊狀物內水分的蒸發，保溫階段通過在高溫下將鋰離子的分布狀態保持下來；

3.在室溫下將抗氧劑8份投入水中攪拌均勻后形成粘度為9mPa·s的保護液，將保護液涂敷于電極坯料表面并烘干，在電極坯料表面形成厚度為18μm的保護涂層，粘度的大小決定著保護涂層的質量，進而影響電極的性能，當保護涂層的厚度較薄時不便于電極的抗氧化，厚度較厚時影響電池內物質的利用效果，即影響電池的充放電性能；

4.將電極坯料經過壓輥碾壓后，通過模具銑刀去除電極坯料的多余部分，并且模具銑刀在切除多余坯料時，使用水溶性切削液澆筑于刀身，產生符合要求的鋰電池負極材料，通過澆筑有水溶性切削液能夠防止銑刀的磨損以及避免粉塵的飛散。

實施例5

1.將碳酸鋰57份投入水溫為25℃的水中后向水中充入二氧化碳氣體形成懸浮液，并將鈦酸鹽35份、導電劑14份加入于水中形成水解液，碳酸鋰無機物微溶于水，并且溫度越高溶解度越低，通過充入二氧化碳氣體，能夠使得碳酸鋰轉變為酸式碳酸鹽，從而便于鋰離子的溶解；

2.將懸浮液與水解液混合并加入石墨36份與膠合劑11份形成混合液，對混合液以15rpm/min的轉速攪拌32min后，對混合液進行加熱去水形成糊狀物，并對糊狀物進行三個階段的燒結烘干形成電極坯料，其中三個階段即升溫階段、保溫階段和降溫階段，升溫階段時加熱溫度為1050℃，保溫階段加熱溫度為1350℃，降溫階段將溫度降至常溫，通過對混合液進行攪拌，以便于后續形成的糊狀物內各組分的均勻分布，確保制備的電極材料的質量，升溫階段時主要用于糊狀物內水分的蒸發，保溫階段通過在高溫下將鋰離子的分布狀態保持下來；

3.在室溫下將抗氧劑9份投入水中攪拌均勻后形成粘度為10mPa·s的保護液，將保護液涂敷于電極坯料表面并烘干，在電極坯料表面形成厚度為22μm的保護涂層，粘度的大小決定著保護涂層的質量，進而影響電極的性能，當保護涂層的厚度較薄時不便于電極的抗氧化，厚度較厚時影響電池內物質的利用效果，即影響電池的充放電性能；

4.將電極坯料經過壓輥碾壓后，通過模具銑刀去除電極坯料的多余部分，并且模具銑刀在切除多余坯料時，使用水溶性切削液澆筑于刀身，產生符合要求的鋰電池負極材料，通過澆筑有水溶性切削液能夠防止銑刀的磨損以及避免粉塵的飛散。

實施例6

1.將碳酸鋰45份投入水溫為15℃的水中后向水中充入二氧化碳氣體形成懸浮液，并將鈦酸鹽30份、導電劑9份加入于水中形成水解液，碳酸鋰無機物微溶于水，并且溫度越高溶解度越低，通過充入二氧化碳氣體，能夠使得碳酸鋰轉變為酸式碳酸鹽，從而便于鋰離子的溶解；

2.將懸浮液與水解液混合并加入石墨33份與膠合劑8份形成混合液，對混合液以10rpm/min的轉速攪拌25min后，對混合液進行加熱去水形成糊狀物，并對糊狀物進行三個階段的燒結烘干形成電極坯料，其中三個階段即升溫階段、保溫階段和降溫階段，升溫階段時加熱溫度為800℃，保溫階段加熱溫度為1250℃，降溫階段將溫度降至常溫，通過對混合液進行攪拌，以便于后續形成的糊狀物內各組分的均勻分布，確保制備的電極材料的質量，升溫階段時主要用于糊狀物內水分的蒸發，保溫階段通過在高溫下將鋰離子的分布狀態保持下來；

3.在室溫下將抗氧劑7份投入水中攪拌均勻后形成粘度為8mPa·s的保護液，將保護液涂敷于電極坯料表面并烘干，在電極坯料表面形成厚度為20μm的保護涂層，粘度的大小決定著保護涂層的質量，進而影響電極的性能，當保護涂層的厚度較薄時不便于電極的抗氧化，厚度較厚時影響電池內物質的利用效果，即影響電池的充放電性能；

4.將電極坯料經過壓輥碾壓后，通過模具銑刀去除電極坯料的多余部分，并且模具銑刀在切除多余坯料時，使用水溶性切削液澆筑于刀身，產生符合要求的鋰電池負極材料，通過澆筑有水溶性切削液能夠防止銑刀的磨損以及避免粉塵的飛散。

實施例7

1.將碳酸鋰42份投入水溫為15℃的水中后向水中充入二氧化碳氣體形成懸浮液，并將鈦酸鹽35份、導電劑12份加入于水中形成水解液，碳酸鋰無機物微溶于水，并且溫度越高溶解度越低，通過充入二氧化碳氣體，能夠使得碳酸鋰轉變為酸式碳酸鹽，從而便于鋰離子的溶解；

2.將懸浮液與水解液混合并加入石墨26份與膠合劑7份形成混合液，對混合液以8rpm/min的轉速攪拌22min后，對混合液進行加熱去水形成糊狀物，并對糊狀物進行三個階段的燒結烘干形成電極坯料，其中三個階段即升溫階段、保溫階段和降溫階段，升溫階段時加熱溫度為450℃，保溫階段加熱溫度為1200℃，降溫階段將溫度降至常溫，通過對混合液進行攪拌，以便于后續形成的糊狀物內各組分的均勻分布，確保制備的電極材料的質量，升溫階段時主要用于糊狀物內水分的蒸發，保溫階段通過在高溫下將鋰離子的分布狀態保持下來；

3.在室溫下將抗氧劑5份投入水中攪拌均勻后形成粘度為5mPa·s的保護液，將保護液涂敷于電極坯料表面并烘干，在電極坯料表面形成厚度為8μm的保護涂層，粘度的大小決定著保護涂層的質量，進而影響電極的性能，當保護涂層的厚度較薄時不便于電極的抗氧化，厚度較厚時影響電池內物質的利用效果，即影響電池的充放電性能；

4.將電極坯料經過壓輥碾壓后，通過模具銑刀去除電極坯料的多余部分，并且模具銑刀在切除多余坯料時，使用水溶性切削液澆筑于刀身，產生符合要求的鋰電池負極材料，通過澆筑有水溶性切削液能夠防止銑刀的磨損以及避免粉塵的飛散。

實施例8

1.將碳酸鋰50份投入水溫為10℃的水中后向水中充入二氧化碳氣體形成懸浮液，并將鈦酸鹽35份、導電劑10份加入于水中形成水解液，碳酸鋰無機物微溶于水，并且溫度越高溶解度越低，通過充入二氧化碳氣體，能夠使得碳酸鋰轉變為酸式碳酸鹽，從而便于鋰離子的溶解；

2.將懸浮液與水解液混合并加入石墨25份與膠合劑5份形成混合液，對混合液以10rpm/min的轉速攪拌25min后，對混合液進行加熱去水形成糊狀物，并對糊狀物進行三個階段的燒結烘干形成電極坯料，其中三個階段即升溫階段、保溫階段和降溫階段，升溫階段時加熱溫度為1050℃，保溫階段加熱溫度為1150℃，降溫階段將溫度降至常溫，通過對混合液進行攪拌，以便于后續形成的糊狀物內各組分的均勻分布，確保制備的電極材料的質量，升溫階段時主要用于糊狀物內水分的蒸發，保溫階段通過在高溫下將鋰離子的分布狀態保持下來；

3.在室溫下將抗氧劑5份投入水中攪拌均勻后形成粘度為10mPa·s的保護液，將保護液涂敷于電極坯料表面并烘干，在電極坯料表面形成厚度為15μm的保護涂層，粘度的大小決定著保護涂層的質量，進而影響電極的性能，當保護涂層的厚度較薄時不便于電極的抗氧化，厚度較厚時影響電池內物質的利用效果，即影響電池的充放電性能；

4.將電極坯料經過壓輥碾壓后，通過模具銑刀去除電極坯料的多余部分，并且模具銑刀在切除多余坯料時，使用水溶性切削液澆筑于刀身，產生符合要求的鋰電池負極材料，通過澆筑有水溶性切削液能夠防止銑刀的磨損以及避免粉塵的飛散。

表1 實施例1-8中原料用量對比

表2 實施例1-8中工藝參數對比

對比例1

本對比例采用實施例1的工藝，只缺少膠合劑，其余不變，具體步驟如下：

1.將碳酸鋰39份投入水溫為10℃的水中后向水中充入二氧化碳氣體形成懸浮液，并將鈦酸鹽27份、導電劑9份加入于水中形成水解液，碳酸鋰無機物微溶于水，并且溫度越高溶解度越低，通過充入二氧化碳氣體，能夠使得碳酸鋰轉變為酸式碳酸鹽，從而便于鋰離子的溶解；

2.將懸浮液與水解液混合并加入石墨25份形成混合液，對混合液以5rpm/min的轉速攪拌18min后，對混合液進行加熱去水形成糊狀物，并對糊狀物進行三個階段的燒結烘干形成電極坯料，其中三個階段即升溫階段、保溫階段和降溫階段，升溫階段時加熱溫度為50℃，保溫階段加熱溫度為1050℃，降溫階段將溫度降至常溫，通過對混合液進行攪拌，以便于后續形成的糊狀物內各組分的均勻分布，確保制備的電極材料的質量，升溫階段時主要用于糊狀物內水分的蒸發，保溫階段通過在高溫下將鋰離子的分布狀態保持下來；

3.在室溫下將抗氧劑3份投入水中攪拌均勻后形成粘度為2mPa·s的保護液，將保護液涂敷于電極坯料表面并烘干，在電極坯料表面形成厚度為8μm的保護涂層，粘度的大小決定著保護涂層的質量，進而影響電極的性能，當保護涂層的厚度較薄時不便于電極的抗氧化，厚度較厚時影響電池內物質的利用效果，即影響電池的充放電性能；

4.將電極坯料經過壓輥碾壓后，通過模具銑刀去除電極坯料的多余部分，并且模具銑刀在切除多余坯料時，使用水溶性切削液澆筑于刀身，產生符合要求的鋰電池負極材料，通過澆筑有水溶性切削液能夠防止銑刀的磨損以及避免粉塵的飛散。

對比例2

本對比例采用實施例2的工藝，只缺少膠合劑，其余不變，具體步驟類似對比例1，本對比例不再贅述。

對比例3

本對比例采用實施例3的工藝，只缺少膠合劑，其余不變，具體步驟類似對比例1，本對比例不再贅述。

對比例4

本對比例采用實施例4的工藝，只缺少膠合劑，其余不變，具體步驟類似對比例1，本對比例不再贅述。

對比例5

本對比例采用實施例5的工藝，只缺少膠合劑，其余不變，具體步驟類似對比例1，本對比例不再贅述。

表3 對比例1-5中原料用量對比

表4 對比例1-5中工藝參數對比

對比例6

本對比例在對比例1的基礎上，又缺少了抗氧劑，其余不變，具體步驟與實施例1相似，本對比例不再贅述。

對比例7

本對比例在對比例2的基礎上，又缺少了導電劑，其余不變，具體步驟與實施例2相似，本對比例不再贅述。

對比例8

本對比例在對比例3的基礎上，將水溫改為30℃，其余不變，具體步驟與實施例3相似，本對比例不再贅述。

對比例9

本對比例在對比例4的基礎上，將攪拌轉速改為25rpm/min，其余不變，具體步驟與實施例4相似，本對比例不再贅述。

對比例10

本對比例在對比例5的基礎上，將攪拌時間改為15min，其余不變，具體步驟與實施例5相似，本對比例不再贅述。

對比例11

本對比例在對比例1的基礎上，將升溫溫度改為1100℃，其余不變，具體步驟與實施例1相似，本對比例不再贅述。

對比例12

本對比例在對比例2的基礎上，將保溫溫度改為900℃，其余不變，具體步驟與實施例2相似，本對比例不再贅述。

對比例13

本對比例在對比例3的基礎上，將粘度改為15mPa·s，其余不變，具體步驟與實施例3相似，本對比例不再贅述。

對比例14

本對比例在對比例4的基礎上，將厚度改為30μm，其余不變，具體步驟與實施例4相似，本對比例不再贅述。

對比例15

本對比例在對比例5的基礎上，將厚度改為5μm，其余不變，具體步驟與實施例5相似，本對比例不再贅述。

表5 對比例6-15中原料用量對比

表6 對比例6-15中工藝參數對比

試驗例1

將上述實施例1-8制備的鋰電池負極材料和對比例1-15制備的鋰電池負極材料進行充放電測試，將多次充放電的電量平均值除以電極自身重量得到放電比容量，并檢測經過30次充放電之后的電池容量與原電池電池容量的百分比，將放電比容量和電池容量占比數據填入表7

表7 實施例與對比例制備的鋰電池負極材料的電池性能對比

根據表7所示，實施例1-8中制備的鋰電池負極材料相較于對比例1-15中制備的鋰電池負極材料，實施例鋰電池負極材料的放電比容量和電池容量占比均好于對比例鋰電池負極材料，實施例1-8中鋰電池負極材料的放電比容量均高于1879mAh/g，并且電池容量占比均高于98.1，當對比例1-15中成分有不同減少、工藝條件有所改變時，鋰電池負極材料的放電比容量、電池容量占比均有不同程度的下降，因此可以說明，本發明制備的鋰電池負極材料具有良好的充放電性能。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的僅為本發明的優選例，并不用來限制本發明，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。

鋰電池負極材料及其燒結制備方法.PDF

相關技術