发明内容
鉴于此,本发明实施例第一方面提供了一种锂离子电池负极材料,以解决钛酸锂Li4Ti5O12负极材料比容量低,利用其制作的锂离子电池能量密度较低、成本高的问题。本发明实施例第二方面提供了一种锂离子电池负极材料的制备方法。本发明实施例第三方面提供了一种锂离子电池负极片。本发明实施例第四方面提供了一种锂离子电池。
第一方面,本发明实施例提供了一种锂离子电池负极材料,包含负极活性材料、导电剂、粘结剂和有机溶剂,所述负极活性材料包括钛酸锂Li4Ti5O12和过渡金属硫化物,所述钛酸锂Li4Ti5O12占所述负极活性材料总质量的50~95%,所述过渡金属硫化物为NiS、FeS2、FeS、TiS2、MoS和Co9S8中的一种或多种,所述负极活性材料、导电剂、粘结剂占三者总质量的百分比如下:
负极活性材料70~90%;
导电剂5~20%;
粘结剂5~10%;
所述有机溶剂占所述锂离子电池负极材料总质量的30~70%。
在所述锂离子电池负极材料中,所述钛酸锂Li4Ti5O12颗粒均匀分布在所述过渡金属硫化物表面及周围,分散并隔开所述过渡金属硫化物。优选地,所述钛酸锂Li4Ti5O12占所述负极活性材料总质量的60~80%。
与现有技术相比,本发明提供的锂离子电池负极材料包括负极活性材料,所述负极活性材料包括钛酸锂Li4Ti5O12和过渡金属硫化物,即所述负极活性材料是由钛酸锂Li4Ti5O12和过渡金属硫化物组成的混合物,此混合物由简单的物理混合得到,在该混合物中,所述钛酸锂Li4Ti5O12的质量分数为50~95%。所述过渡金属硫化物可以是NiS(硫化镍)、FeS2(二硫化铁)、FeS(硫化亚铁)、TiS2(二硫化钛)、MoS(硫化钼)和Co9S8(硫化钴)中的一种或多种。一方面,由于这些过渡金属硫化物的嵌锂容量高,如NiS和FeS的嵌锂容量为600mAh/g左右,因而能使锂离子电池负极材料具有较高的容量。且这些过渡金属硫化物材料的嵌锂电位与钛酸锂Li4Ti5O12接近,因而能使锂离子电池负极材料具有平稳一致的充放电平台。这样,在钛酸锂Li4Ti5O12的充电电位范围内,过渡金属硫化物材料就能发挥其高容量,使锂离子电池负极材料具有高容量,从而可以保护负极材料不会因为长期处于饱和充电状态,导致电池寿命降低。
另一方面,由于钛酸锂Li4Ti5O12在锂离子嵌入-脱嵌过程中,晶格常数变化小,体积变化小,具有良好的结构稳定性,且钛酸锂Li4Ti5O12的平衡电位约1.55V,可有效避免金属锂沉积,同时由于嵌锂电位高,没有达到SEI膜形成电位,电解液在钛酸锂Li4Ti5O12表面基本不发生还原分解。在本发明锂离子电池负极材料中,钛酸锂Li4Ti5O12颗粒均匀分布在过渡金属硫化物表面及周围,能很好地分散并隔开过渡金属硫化物,因此,可以防止过渡金属硫化物在循环过程中发生团聚,使锂离子电池负极材料具有良好的循环稳定性和耐久性。此外,由于钛酸锂Li4Ti5O12具有三维锂离子通道,其锂离子扩散系数大,因而可提高锂离子电池的倍率性能。
所述钛酸锂Li4Ti5O12的颗粒粒径可以是微米级别或纳米级别。优选地,所述钛酸锂Li4Ti5O12的颗粒粒径为纳米级别。优选地,所述钛酸锂Li4Ti5O12的颗粒粒径为1~3nm。纳米结构的钛酸锂Li4Ti5O12颗粒能更好地均匀分布在过渡金 属硫化物表面及周围,分散并隔开过渡金属硫化物,以防止过渡金属硫化物在循环过程中发生团聚。
优选地,所述导电剂为石墨、炭黑或碳纤维。优选地,所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯或环氧树脂。优选地,所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-2-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、四氢呋喃(THF)和甲醇中的一种或几种。
本发明实施例第一方面提供的一种锂离子电池负极材料,具有高容量,高倍率性能,且结构稳定,不易与电解液发生反应,不发生团聚,从而最终能使锂离子电池具有较高的耐久性和循环稳定性。
第二方面,本发明实施例提供了一种上述锂离子电池负极材料的制备方法,
将负极活性材料、导电剂和粘结剂按下述质量含量备料,并在有机溶剂中搅拌分散成浆料,即得锂离子电池负极材料;
所述负极活性材料、导电剂、粘结剂占三者总质量的百分比如下:
负极活性材料70~90%;
导电剂5~20%;
粘结剂5~10%;
所述有机溶剂占所述锂离子电池负极材料总质量的30~70%;
其中,负极活性材料包括钛酸锂Li4Ti5O12和过渡金属硫化物,所述钛酸锂Li4Ti5O12占所述负极活性材料总质量的50~95%,所述过渡金属硫化物为NiS、FeS2、FeS、TiS2、MoS和Co9S8中的一种或多种。
具体地,所述锂离子电池负极材料的制备方法包括将粘结剂加入到有机溶剂中,在真空搅拌机中搅拌1~4小时,再加入导电剂,继续搅拌1~4小时后再加入钛酸锂Li4Ti5O12,搅拌1~4小时,最后加入过渡金属硫化物,搅拌1~4小时,得到均匀分散的浆料,即得锂离子电池负极材料。
所述搅拌时的温度为0~50℃,搅拌速度为自转2500~3500rpm,公转30~50rpm。
在所述锂离子电池负极材料中,所述钛酸锂Li4Ti5O12颗粒均匀分布在所述 过渡金属硫化物表面及周围,分散并隔开所述过渡金属硫化物。优选地,所述钛酸锂Li4Ti5O12占所述负极活性材料总质量的60~80%。
所述钛酸锂Li4Ti5O12的颗粒粒径可以是微米级别或纳米级别。优选地,所述钛酸锂Li4Ti5O12的颗粒粒径为纳米级别。优选地,所述钛酸锂Li4Ti5O12的颗粒粒径为1~3nm。纳米结构的钛酸锂Li4Ti5O12颗粒能更好地均匀分布在过渡金属硫化物表面及周围,分散并隔开过渡金属硫化物,以防止过渡金属硫化物在循环过程中发生团聚。
优选地,所述导电剂为石墨、炭黑或碳纤维。优选地,所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯或环氧树脂。优选地,所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-2-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、四氢呋喃(THF)和甲醇中的一种或几种。
其中,关于钛酸锂Li4Ti5O12和过渡金属硫化物的具体叙述如前文所述,此处不再赘述。
本发明实施例第二方面提供的一种锂离子电池负极材料的制备方法,简单易行,制得的锂离子电池负极材料具有高容量,高倍率性能,且结构稳定,不易与电解液发生反应,不发生团聚,从而能使锂离子电池具有较高的耐久性和循环稳定性。
第三方面,本发明实施例提供了一种锂离子电池负极片,所述锂离子电池负极片包括集流体和涂覆在所述集流体表面的锂离子电池负极材料,所述锂离子电池负极材料为本发明实施例第一方面提供的锂离子电池负极材料。
本发明实施例第三方面提供的锂离子电池负极片,使用其制得的锂离子电池循环寿命长,并且具有优良的放电容量和倍率性能。
第四方面,本发明实施例提供了一种锂离子电池,该锂离子电池包含本发明实施例第三方面提供的锂离子电池负极片。
本发明实施例第四方面提供的锂离子电池循环寿命长,并且具有优良的放电容量和倍率性能。
本发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明,一部分根据说明书是 显而易见的,或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
具体实施方式
以下所述是本发明实施例的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明实施例原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
本发明实施例第一方面提供了一种锂离子电池负极材料,以解决钛酸锂Li4Ti5O12负极材料比容量低,利用其制作的锂离子电池能量密度较低、成本高的问题。本发明实施例第二方面提供了一种锂离子电池负极材料的制备方法。本发明实施例第三方面提供了一种锂离子电池负极片。本发明实施例第四方面提供了一种锂离子电池。
第一方面,本发明实施例提供了一种锂离子电池负极材料,包含负极活性材料、导电剂、粘结剂和有机溶剂,所述负极活性材料包括钛酸锂Li4Ti5O12和过渡金属硫化物,所述钛酸锂Li4Ti5O12占所述负极活性材料总质量的50~95%,所述过渡金属硫化物为NiS、FeS2、FeS、TiS2、MoS和Co9S8中的一种或多种,所述负极活性材料、导电剂、粘结剂占三者总质量的百分比如下:
负极活性材料70~90%;
导电剂5~20%;
粘结剂5~10%;
所述有机溶剂占所述锂离子电池负极材料总质量的30~70%。
在所述锂离子电池负极材料中,所述钛酸锂Li4Ti5O12颗粒均匀分布在所述过渡金属硫化物表面及周围,分散并隔开所述过渡金属硫化物。本实施方式中,所述钛酸锂Li4Ti5O12占所述负极活性材料总质量的60~80%。
与现有技术相比,本发明提供的锂离子电池负极材料包括负极活性材料,所述负极活性材料包括钛酸锂Li4Ti5O12和过渡金属硫化物,即所述负极活性材料是由钛酸锂Li4Ti5O12和过渡金属硫化物组成的混合物,此混合物由简单的物理混合得到,在该混合物中,所述钛酸锂Li4Ti5O12的质量分数为50~95%,所述过渡金属硫化物可以是NiS(硫化镍)、FeS2(二硫化铁)、FeS(硫化亚铁)、TiS2(二硫化钛)、MoS(硫化钼)和Co9S8(硫化钴)中的一种或多种。一方面,由于这些过渡金属硫化物的嵌锂容量高,如NiS和FeS的嵌锂容量为600mAh/g左右,因而能使锂离子电池负极材料具有较高的容量。且这些过渡金属硫化物材料的嵌锂电位与钛酸锂Li4Ti5O12接近,因而能使锂离子电池负极材料具有平稳一致的充放电平台。这样,在钛酸锂Li4Ti5O12的充电电位范围内,过渡金属硫化物材料就能发挥其高容量,使锂离子电池负极材料具有高容量,从而可以保护负极材料不会因为长期处于饱和充电状态,导致电池寿命降低。
另一方面,由于钛酸锂Li4Ti5O12在锂离子嵌入-脱嵌过程中,晶格常数变化小,体积变化小,具有良好的结构稳定性,且钛酸锂Li4Ti5O12的平衡电位约1.55V,可有效避免金属锂沉积,同时由于嵌锂电位高,没有达到SEI膜形成电位,电解液在钛酸锂Li4Ti5O12表面基本不发生还原分解。在本发明锂离子电池负极材料中,钛酸锂Li4Ti5O12颗粒均匀分布在过渡金属硫化物表面及周围,能很好地分散并隔开过渡金属硫化物,因此,可以防止过渡金属硫化物在循环过程中发生团聚,使锂离子电池负极材料具有良好的循环稳定性和耐久性。此外,由于钛酸锂Li4Ti5O12具有三维锂离子通道,其锂离子扩散系数大,因而可提高锂离子电池的倍率性能。
所述钛酸锂Li4Ti5O12的颗粒粒径可以是微米级别或纳米级别。本实施方式中,所述钛酸锂Li4Ti5O12的颗粒粒径为纳米级别。具体地,所述钛酸锂Li4Ti5O12的颗粒粒径可以为1~3nm。纳米结构的钛酸锂Li4Ti5O12颗粒能更好地均匀分布在过渡金属硫化物表面及周围,分散并隔开过渡金属硫化物,以防止过渡金属硫化物在循环过程中发生团聚。
导电剂可以是目前通用的锂离子电池制作用导电剂,本实施方式中,所述导 电剂为石墨、炭黑或碳纤维。所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯或环氧树脂。所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-2-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、四氢呋喃(THF)和甲醇中的一种或几种。
本发明实施例第一方面提供的一种锂离子电池负极材料,具有高容量,高倍率性能,且结构稳定,不易与电解液发生反应,不发生团聚,从而最终能使锂离子电池具有较高的耐久性和循环稳定性。
第二方面,本发明实施例提供了一种上述锂离子电池负极材料的制备方法,
将负极活性材料、导电剂和粘结剂按下述质量含量备料,并在有机溶剂中搅拌分散成浆料,即得锂离子电池负极材料;
所述负极活性材料、导电剂、粘结剂占三者总质量的百分比如下:
负极活性材料70~90%;
导电剂5~20%;
粘结剂5~10%;
所述有机溶剂占所述锂离子电池负极材料总质量的30~70%;
其中,负极活性材料包括钛酸锂Li4Ti5O12和过渡金属硫化物,所述钛酸锂Li4Ti5O12占所述负极活性材料总质量的50~95%,所述过渡金属硫化物为NiS、FeS2、FeS、TiS2、MoS和Co9S8中的一种或多种。
具体地,所述锂离子电池负极材料的制备方法包括将粘结剂加入到有机溶剂中,在真空搅拌机中搅拌1~4小时,再加入导电剂,继续搅拌1~4小时后再加入钛酸锂Li4Ti5O12,搅拌1~4小时,最后加入过渡金属硫化物,搅拌1~4小时,得到均匀分散的浆料,即得锂离子电池负极材料。
所述搅拌时的温度为0~50℃,搅拌速度为自转2500~3500rpm,公转30~50rpm。
在所述锂离子电池负极材料中,所述钛酸锂Li4Ti5O12颗粒均匀分布在所述过渡金属硫化物表面及周围,分散并隔开所述过渡金属硫化物。
本实施方式中,所述钛酸锂Li4Ti5O12占所述负极活性材料总质量的60~80%。
所述钛酸锂Li4Ti5O12的颗粒粒径可以是微米级别或纳米级别。本实施方式 中,所述钛酸锂Li4Ti5O12的颗粒粒径为纳米级别。具体地,所述钛酸锂Li4Ti5O12的颗粒粒径可以为1~3nm。纳米结构的钛酸锂Li4Ti5O12颗粒能更好地均匀分布在过渡金属硫化物表面及周围,分散并隔开过渡金属硫化物,以防止过渡金属硫化物在循环过程中发生团聚。
导电剂可以是目前通用的锂离子电池制作用导电剂,本实施方式中,所述导电剂为石墨、炭黑或碳纤维。所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯或环氧树脂。所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-2-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、四氢呋喃(THF)和甲醇中的一种或几种。
其中,关于钛酸锂Li4Ti5O12和过渡金属硫化物的具体叙述如前文所述,此处不再赘述。
本发明实施例第二方面提供的一种锂离子电池负极材料的制备方法,简单易行,制得的锂离子电池负极材料具有高容量,高倍率性能,且结构稳定,不易与电解液发生反应,不发生团聚,从而能使锂离子电池具有较高的耐久性和循环稳定性。
第三方面,本发明实施例提供了一种锂离子电池负极片,所述锂离子电池负极片包括集流体和涂覆在所述集流体表面的锂离子电池负极材料,所述锂离子电池负极材料为本发明实施例第一方面提供的锂离子电池负极材料。
所述集流体为可以是铝箔,具体可以是光面的铝箔或打孔的铝箔。所述集流体的厚度为12~16um。
本发明实施例第三方面提供的锂离子电池负极片,使用其制得的锂离子电池循环寿命长,并且具有优良的放电容量和倍率性能。
第四方面,本发明实施例提供了一种锂离子电池,该锂离子电池包含本发明实施例第三方面提供的锂离子电池负极片。
本发明实施例第四方面提供的锂离子电池循环寿命长,并且具有优良的放电容量和倍率性能。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。其中,本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内,可以适当的进行变更 实施。
实施例一
一种锂离子电池负极材料的制备方法
在500gN-2-甲基吡咯烷酮(NMP)中加入25.0g聚偏氟乙烯(PVDF)、搅拌4小时后加入25.0g石墨导电剂,搅拌2小时后加入钛酸锂Li4Ti5O12360.0g,搅拌4小时,后加入FeS材料90.0g,搅拌4小时,得到稳定的混合负极浆料,即为锂离子电池负极材料。其中,搅拌时的温度为30℃,搅拌速度为自转2500rpm,公转30rpm。
锂离子电池负极片的制备
取上述的锂离子电池负极材料浆料,涂覆在打孔的铝箔上,涂覆重量为8.66g/cm2(不含铝箔),置于烘箱中在100~120℃下烘烤电极,将烘烤干后的极片进行辊压,得到厚度为0.107mm的负极片,最后裁切成尺寸为97*126mm负极电极。
锂离子电池的制备
将200g正极活性物质镍钴锰酸锂、5.3g粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)、5.3g导电剂乙炔黑的混合物加入到140gN-甲基-2吡咯烷酮(NMP)中,然后在真空搅拌机中搅拌形成均匀的正极浆料。将该浆料均匀的涂布在16微米的铝箔上,控制涂布的面密度为14.8g/cm2,然后在120℃下烘干,经过辊压后裁切成尺寸为97*126mm正极电极。
将上述得到的负极电极、正极电极及隔离膜按照交替的顺序叠好后用铝塑膜预封,将在溶剂(碳酸亚乙酯:甲基乙基碳酸酯:碳酸二乙酯体积比为1:1:1)中含有1摩尔的六氟磷酸锂的电解液70g注入上述电池中,按照常规方式化成,即得到锂离子电池,并进行电化学性能测试。
实施例二
一种锂离子电池负极材料的制备方法
在500gN-2-甲基吡咯烷酮(NMP)中加入21.4g聚偏二氟乙烯(PVDF)、搅拌1 小时后加入42.9g炭黑导电剂,搅拌2小时后加入钛酸锂Li4Ti5O12162.9g,搅拌1小时,后加入FeS材料8.6g,搅拌3小时,得到稳定的混合负极浆料,即为锂离子电池负极材料。其中,搅拌时的温度为30℃,搅拌速度为自转3500rpm,公转40rpm。
锂离子电池负极片的制备
取上述的锂离子电池负极材料浆料,涂覆在打孔的铝箔上,涂覆重量为12.01g/cm2(不含铝箔),置于烘箱中在100~120℃下烘烤电极,将烘烤干后的极片进行辊压,得到厚度为0.140mm的负极片,最后裁切成尺寸为97*126mm负极电极。
锂离子电池的制备
同实施例一。
实施例三
一种锂离子电池负极材料的制备方法
在500g N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中加入36.7g聚偏氟乙烯(PVDF)、搅拌2小时后加入61.1g碳纤维,搅拌3小时后加入钛酸锂Li4Ti5O12308.0g,搅拌1小时,后加入NiS材料205.3g,搅拌4小时,得到稳定的混合负极浆料,即为锂离子电池负极材料。其中,搅拌时的温度为30℃,搅拌速度为自转3000rpm,公转50rpm。
锂离子电池负极片的制备
取上述的锂离子电池负极材料浆料,涂覆在打孔的铝箔上,涂覆重量为9.04g/cm2(不含铝箔),置于烘箱中在100~120℃下烘烤电极,将烘烤干后的极片进行辊压,得到厚度为0.110mm的负极片,最后裁切成尺寸为97*126mm负极电极。
锂离子电池的制备
同实施例一。
实施例四
一种锂离子电池负极材料的制备方法
在500g N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中加入93.3g聚偏二氟乙烯(PVDF)、搅拌4小时后加入140.0g碳纤维,搅拌2小时后加入钛酸锂Li4Ti5O12641.7g,搅拌4小时,后加入NiS材料291.7g,搅拌4小时,得到稳定的混合负极浆料,即为锂离子电池负极材料。其中,搅拌时的温度为30℃,搅拌速度为自转2500rpm,公转30rpm。
锂离子电池负极片的制备
取上述的锂离子电池负极材料浆料,涂覆在打孔的铝箔上,涂覆重量为9.76g/cm2(不含铝箔),置于烘箱中在100~120℃下烘烤电极,将烘烤干后的极片进行辊压,得到厚度为0.118mm的负极片,最后裁切成尺寸为97*126mm负极电极。
锂离子电池的制备
同实施例一。
实施例五
一种锂离子电池负极材料的制备方法
在500g N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中加入32.7g聚偏氟乙烯(PVDF)、搅拌4小时后加入40.9g石墨导电剂,搅拌2小时后加入钛酸锂Li4Ti5O12167.7g,搅拌3小时,后加入TiS2材料167.7g,搅拌4小时,得到稳定的混合负极浆料,即为锂离子电池负极材料。其中,搅拌时的温度为30℃,搅拌速度为自转2500rpm,公转30rpm。
锂离子电池负极片的制备
取上述的锂离子电池负极材料浆料,涂覆在打孔的铝箔上,涂覆重量为10.39g/cm2(不含铝箔),置于烘箱中在100~120℃下烘烤电极,将烘烤干后的极片进行辊压,得到厚度为0.124mm的负极片,最后裁切成尺寸为97*126mm负极电极。
锂离子电池的制备
同实施例一。
实施例六
一种锂离子电池负极材料的制备方法
在500g N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中加入60.0g聚偏二氟乙烯(PVDF)、搅拌4小时后加入112.5g碳纤维,搅拌2小时后加入钛酸锂Li4Ti5O12487.5g,搅拌4小时,后加入TiS2材料90.0g,搅拌4小时,得到稳定的混合负极浆料,即为锂离子电池负极材料。其中,搅拌时的温度为30℃,搅拌速度为自转2500rpm,公转30rpm。
锂离子电池负极片的制备
取上述的锂离子电池负极材料浆料,涂覆在打孔的铝箔上,涂覆重量为12.52g/cm2(不含铝箔),置于烘箱中在100~120℃下烘烤电极,将烘烤干后的极片进行辊压,得到厚度为0.145mm的负极片,最后裁切成尺寸为97*126mm负极电极。
锂离子电池的制备
同实施例一。
实施例七
一种锂离子电池负极材料的制备方法
在500g四氢呋喃(THF)中加入16.7g聚偏氟乙烯(PVDF)、搅拌4小时后加入26.7g石墨导电剂,搅拌2小时后加入钛酸锂Li4Ti5O12233.3g,搅拌2小时,后加入Co9S8材料56.7g,搅拌4小时,得到稳定的混合负极浆料,即为锂离子电池负极材料。其中,搅拌时的温度为30℃,搅拌速度为自转2500rpm,公转30rpm。
锂离子电池负极片的制备
取上述的锂离子电池负极材料浆料,涂覆在打孔的铝箔上,涂覆重量为 10.44g/cm2(不含铝箔),置于烘箱中在100~120℃下烘烤电极,将烘烤干后的极片进行辊压,得到厚度为0.124mm的负极片,最后裁切成尺寸为97*126mm负极电极。
锂离子电池的制备
同实施例一。
对比例一
用纯钛酸锂Li4Ti5O12材料作为负极活性材料,采用与实施例一相同的制作方法,制作电极及锂离子电池。
对比例二
用FeS材料作为负极活性材料,采用与实施例一相同的制作方法,制作电极及锂离子电池。
以上实施例和对比例中制得的锂离子电池为实验电池,用于下述效果实施例性能测试。
效果实施例
为对本发明实施例技术方案带来的有益效果进行有力支持,特提供以下性能测试:
将上述实施例和对比例中制得的锂离子电池,采用电池性能测试仪进行充放电循环的测试。测试条件为:1C充电至2.8V,1C放电至1.8V。
表1为本发明各实施例与对比例中锂离子电池的能量密度比较,包括重量能量密度和体积能量密度。
表1各实施例与对比例中锂离子电池的能量密度比较
|
重量能量密度(Wh/Kg) |
体积能量密度(Wh/L) |
平均容量(Ah) |
实施例一 |
95
|
263
|
15.8
|
实施例二 |
89
|
231
|
16.2
|
实施例三 |
95
|
259
|
15.6
|
实施例四 |
93
|
252
|
16.0
|
[0136]
实施例五 |
92 |
246 |
15.5 |
实施例六 |
88 |
227 |
16.5 |
实施例七 |
92 |
245 |
15.7 |
对比例一 |
86 |
217 |
16.8 |
对比例二 |
107 |
335 |
15.2 |
从表1可以看到,相对于对比例一中的纯钛酸锂Li4Ti5O12负极电池,本发明实施例提供的锂离子电池负极材料能使电池重量能量密度及体积能量密度都得到了一定的提升,从而可使得用此电池的模块在重量和体积上提升竞争力。
图1为本发明实施例二与对比例中锂离子电池的常温循环性能对比图。图2为本发明各实施例中锂离子电池的常温循环性能对比图。从图中可以看出,经过1000次充放电循环后,实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七所得锂离子电池的能量保持率分别为95%、97%、92%、90%、91%、94%、93%。经过1000次充放电循环后,对比例一所得锂离子电池的能量保持率分别为97%。而经过300次充放电循环后,对比例二所得锂离子电池的能量保持率为80%。由此可见,对于对比例二,本发明实施例提供的锂离子电池,其循环性能明显优于纯的硫化物负极电池,因此,本发明实施例提供的锂离子电池负极材料能使电池具有良好的循环稳定性能。
本发明实施例提供的锂离子电池负极材料,通过在钛酸锂Li4Ti5O12负极材料中加入同电位的过渡金属硫化物材料,利用硫化物材料的高容量特性及钛酸锂的高循环性能,提高锂电池的能量密度,并使电池能在较高的能量密度下,发挥高循环性能,使电池能广泛应用于储能领域中。