俗话说得好,任何事物都是有两面性,包扣钛酸锂材料。其虽然被公认为是未来制备高倍率锂电池负极材料的理想材料之一,但本身也存在较大的缺点,即较低电导率(约为10-9S/cm)与较大极化率,会降低高倍率锂电池充放电性能。
为此,有研究人员通过改变钛源结构来进一步改善最终产品钛酸锂的整体性能。钛酸锂电池负极材料的制备方法如下:
1、将所提供钛前驱体二氧化钛、造孔剂和水混合均匀,以形成固体含量为10~40%的水浆料,并通过喷雾干燥使之形成球形粒子;
2、接着进行热处理,以得到介孔球形二氧化钛粉体;
3、按照钛酸锂中锂和钛的原子比、锂前驱体过量1~8重量%的比率以及理论0~5重量%的含碳量,称取上述得到的二氧化钛粉体、锂前驱体和碳前驱体以及适量水,搅动混匀,将混匀后的水浆料在保护气氛或空气中,热处理后得到钛酸锂粉体材料。
在高倍率锂电池钛酸锂负极材料制备中,需注意以下几个问题:
1.所述造孔剂在所有固体含量中的比率(孔剂重量相对于钛前驱体二氧化钛与造孔剂的总重量的比率)为10~50重量%。
2.所述水浆料是在50~150rpm/min的磁力或机械搅拌,300~500rpm/min的震荡搅动或100~200rpm/min的球磨作用下持续搅动6~24h而获得的。
3.所述喷雾干燥是在喷雾干燥机上,以30~50rpm/min的速度将混匀的浆料泵入喷雾腔中,在150~300℃,1.5~4MPa的压力下喷雾干燥成球形粒子的。
4.所述热处理可以在以下两种情况选择其中的一种进行:在造孔剂含量为约15重量%以下的情况,先于惰性气体保护下300~600℃热处理1~8h,再在空气气氛下300~600℃热处理1~8h;在造孔剂含量为约15重量%以上的情况下,直接在空气气氛进行热处理工艺过程。
5.锂前驱体为碳酸锂、氢氧化锂或硝酸锂。
6.第三步骤中,所述的搅动为50~150rpm/min的磁力或机械搅拌,或300~500rpm/min的震荡搅动。
7.所述保护气氛为氮气、氩气或氦气。