CN103715408A - 锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法 - Google Patents

锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103715408A
CN103715408A CN201310693746.0A CN201310693746A CN103715408A CN 103715408 A CN103715408 A CN 103715408A CN 201310693746 A CN201310693746 A CN 201310693746A CN 103715408 A CN103715408 A CN 103715408A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
sol
source
zinc
ion battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310693746.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103715408B (zh
Inventor
唐致远
郗富昌
凌国维
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Jiade New Energy Co.,Ltd.
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201310693746.0A priority Critical patent/CN103715408B/zh
Publication of CN103715408A publication Critical patent/CN103715408A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103715408B publication Critical patent/CN103715408B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池钛酸锌锂负极材料的溶胶凝胶制备方法，步骤如下：步骤一：将柠檬酸和乙二醇溶于去离子水中；步骤二：按照摩尔比3:1:1秤取钛源、锂源、锌源加入到上一步得到的溶液中；步骤三：将上一步得到的体系在60℃下搅拌2小时，得到透明溶胶；步骤四：将上一步得到的溶胶继续在80℃下搅拌4小时得到凝胶；步骤五：将上一步得到的凝胶转移到马弗炉中，升温至700-800℃煅烧3-5小时，即得到最终产品。本发明解决了固相反应法制备钛酸锌锂工艺中采用球磨混料或者直接焙烧造成的反应物混合不均匀的问题。

Description

锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池负极材料，进一步涉及锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法。
背景技术：
随着当今电子设备的不断发展，锂离子电池的研究与应用日渐受到重视。目前碳负极材料已经成功地应用在商业化的锂离子电池中。碳负极具有相对于金属锂的放电平台较低、插锂容量较高的优点。但由于插锂后碳电极的电位与金属锂的电位很接近，小于0.1V vsLi/Li+，当电池过充时，金属锂可能在碳电极表面析出而形成锂枝晶，从而引起短路，存在着安全隐患。这些因素促使研究者们不断寻找性能优良、制备工艺简单且成本低廉的新型锂离子电池负极材料。
尖晶石Li4Ti5O12及其相关的钛氧化物等由于具有优异的循环性能及无毒、安全等优点而成为较有前景的负极材料。但是，Li4Ti5O12的理论容量较小，且嵌锂电位较高，制备过程中需要进行长时间的高温煅烧，耗能大，生产效率低，因而开发具有良好循环性能且较高容量的负极材料仍然是该领域的研究重点；钛酸锌锂Li2ZnTi3O8作为一种插入型锂离子电池负极材料，具有一系列的优点，如煅烧温度低、煅烧时间短、循环性能好、倍率性能较高等。
目前关于钛酸锌锂负极材料的制备方法主要有：
魏明登等人的“高纯度钛酸锌锂纳米棒的制备方法及其在锂电池中的应用”（CN201010300609.2），提出将钛酸纳米线、碳酸锂、乙酸锌混合后煅烧得到最终产物。但该专利钛源制备过程需要水热法制备，过程复杂，条件苛刻，不利于大批量制备，限制了该材料的进一步发展应用。
因此，需要寻找一种新的钛酸锌锂材料制备工艺。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种锂离子电池负极材料钛酸锌锂的制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将柠檬酸和乙二醇按照摩尔比1:（1-4）溶于去离子水中；
步骤二：秤取钛源、锂源、锌源加入到上一步得到的溶液中，钛源、锂源、锌源的摩尔比为3:1:1；其中，钛源与步骤1）中的柠檬酸的摩尔比为1:2
步骤三：将上一步得到的体系在60℃下搅拌2小时，得到透明溶胶；
步骤四：将上一步得到的溶胶继续在80℃下搅拌4小时得到凝胶；
步骤五：将上一步得到的凝胶转移到马弗炉中，升温至700-800℃煅烧3-5小时，即得到最终产品。
所述钛源优选钛酸异丙酯；所述锂源优选碳酸锂；所述锌源优选乙酸锌、硝酸锌中的一种或两种的混合物。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
（一）将钛源、锂源、锌源溶于柠檬酸和乙二醇的混合水溶液中，加热搅拌形成凝胶，再进行煅烧，可以得到均匀的钛酸锌锂材料，解决了固相反应法制备钛酸锌锂工艺中采用球磨混料或者直接焙烧造成的反应物混合不均匀的问题。
（二）本方法煅烧温度低、时间短，设备投资少，能耗小，生产效率高。
附图说明：
图1为实施例1和实施例2制备产物的X-射线衍射（XRD）图谱，图中，横坐标代表角度，纵坐标代表强度。
图2为实施例1所得材料为正极材料的模拟电池的循环性能测试图；图中，横坐标代表循环次数，纵坐标代表比容量，单位为mAh/克。
具体实施方式：
实施例1：
秤取8.180克柠檬酸溶解到蒸馏水中，加入5.288克乙二醇，混合均匀，秤取6.054克钛酸异丙酯、0.525克碳酸锂和1.558克乙酸锌加入到上述溶液中，在60℃下剧烈搅拌2小时，溶液变成黄色透明溶胶，继续在80℃下搅拌4小时，形成凝胶。将凝胶转移到马弗炉中，升温到800℃，煅烧3小时，得到钛酸锌锂负极材料，该材料标记为“样本A”。
秤取0.8克样本A，将其与乙炔黑及PVDF按照质量比80:10:10的比例混合，搅拌均匀后涂覆在铜箔上，置于真空干燥箱中，于120℃下真空干燥24小时，后经辊压、冲片，得到电极片；以金属锂片为对电极、1M LiPF6的EC：DEC：EMC溶液为电解液，组成模拟电池进行电化学性能测试。该电池在0.1A/克电流下充放电时，首次放电比容量为208.0mAh/克，循环100次后放电比容量为182.6mAh/克。
实施例2：
秤取12.270克柠檬酸溶解到蒸馏水中，加入7.932克乙二醇，混合均匀，秤取9.081克钛酸异丙酯、0.788克碳酸锂和3.168克硝酸锌加入到上述溶液中，在60℃下剧烈搅拌2小时，溶液变成黄色透明溶胶，继续在80℃下搅拌4小时，形成凝胶。将凝胶转移到马弗炉中，升温到800℃，煅烧3小时，得到钛酸锌锂负极材料。该材料标记为“样本B”。
实施例3：
秤取12.270克柠檬酸溶解到蒸馏水中，加入15.864克乙二醇，混合均匀，秤取9.081克钛酸异丙酯、0.788克碳酸锂和2.337克乙酸锌加入到上述溶液中，在60℃下剧烈搅拌2小时，溶液变成黄色透明溶胶，继续在80℃下搅拌4小时，形成凝胶。将凝胶转移到马弗炉中，升温到800℃，煅烧3小时，得到钛酸锌锂负极材料。

Claims (4)

1.一种锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将柠檬酸和乙二醇按照摩尔比1:（1-4）溶于去离子水中；
步骤二：秤取钛源、锂源、锌源加入到上一步得到的溶液中，钛源、锂源、锌源的摩尔比为3:1:1；其中，钛源与步骤1）中的柠檬酸的摩尔比为1:2；
步骤三：将上一步得到的体系在60℃下搅拌2小时，得到透明溶胶；
步骤四：将上一步得到的溶胶继续在80℃下搅拌4小时得到凝胶；
步骤五：将上一步得到的凝胶转移到马弗炉中，升温至700-800℃煅烧3-5小时，即得到最终产品。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法，其特征在于，所述钛源为钛酸异丙酯。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法，其特征在于，所述锂源为碳酸锂。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法，其特征在于，所述锌源为乙酸锌、硝酸锌中的一种或两种的混合物。
CN201310693746.0A 2013-12-13 2013-12-13 锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法 Active CN103715408B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310693746.0A CN103715408B (zh) 2013-12-13 2013-12-13 锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310693746.0A CN103715408B (zh) 2013-12-13 2013-12-13 锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103715408A true CN103715408A (zh) 2014-04-09
CN103715408B CN103715408B (zh) 2016-03-16

Family

ID=50408186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310693746.0A Active CN103715408B (zh) 2013-12-13 2013-12-13 锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103715408B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104617285A (zh) * 2014-12-16 2015-05-13 天津大学 锂离子电池负极材料Li2ZnTi3O8的制备方法
CN105006563A (zh) * 2015-08-07 2015-10-28 天津大学 锂离子电池负极活性材料Li2ZnTi3O8的制备方法
CN109888247A (zh) * 2019-03-25 2019-06-14 四川轻化工大学 一种锂离子电池用钛酸锌锂/碳纳米复合负极材料的制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1244045A (zh) * 1999-07-28 2000-02-09 北京大陆太极电池有限公司 溶胶－凝胶法制备锂二次电池正极材料LiCr XMn2-X04的新方法
CN1736951A (zh) * 2005-07-18 2006-02-22 浙江大学 一种低介电常数纳米微波介质陶瓷粉体的制备方法
CN101399344A (zh) * 2007-09-25 2009-04-01 株式会社东芝 非水电解质电池用活性物质及非水电解质电池
CN101764214A (zh) * 2010-01-22 2010-06-30 福州大学 高纯度钛酸锌锂纳米棒的制备方法及其在锂电池中的应用
CN101920989A (zh) * 2010-07-26 2010-12-22 福州大学 新型尖晶石钛酸盐纳米材料的制备方法及其在锂电池中的应用
CN102769135A (zh) * 2012-08-09 2012-11-07 福州大学 溶胶凝胶法一步合成Li2ZnTi3O8/C纳米复合物及其应用
CN102931383A (zh) * 2012-10-11 2013-02-13 广东工业大学 一种锂离子动力电池复合正极材料的制备方法
CN103000875A (zh) * 2012-11-15 2013-03-27 北京大学 一种基于缓冲溶液体系制备富锂材料表面修饰层的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1244045A (zh) * 1999-07-28 2000-02-09 北京大陆太极电池有限公司 溶胶－凝胶法制备锂二次电池正极材料LiCr XMn2-X04的新方法
CN1736951A (zh) * 2005-07-18 2006-02-22 浙江大学 一种低介电常数纳米微波介质陶瓷粉体的制备方法
CN101399344A (zh) * 2007-09-25 2009-04-01 株式会社东芝 非水电解质电池用活性物质及非水电解质电池
CN101764214A (zh) * 2010-01-22 2010-06-30 福州大学 高纯度钛酸锌锂纳米棒的制备方法及其在锂电池中的应用
CN101920989A (zh) * 2010-07-26 2010-12-22 福州大学 新型尖晶石钛酸盐纳米材料的制备方法及其在锂电池中的应用
CN102769135A (zh) * 2012-08-09 2012-11-07 福州大学 溶胶凝胶法一步合成Li2ZnTi3O8/C纳米复合物及其应用
CN102931383A (zh) * 2012-10-11 2013-02-13 广东工业大学 一种锂离子动力电池复合正极材料的制备方法
CN103000875A (zh) * 2012-11-15 2013-03-27 北京大学 一种基于缓冲溶液体系制备富锂材料表面修饰层的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.S.C. CAMARA ET AL: ""Synthesis and characterization of Li2ZnTi3O8 spinel using the modified polymeric precursor method"", 《MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104617285A (zh) * 2014-12-16 2015-05-13 天津大学 锂离子电池负极材料Li2ZnTi3O8的制备方法
CN104617285B (zh) * 2014-12-16 2017-02-22 天津大学 锂离子电池负极材料Li2ZnTi3O8的制备方法
CN105006563A (zh) * 2015-08-07 2015-10-28 天津大学 锂离子电池负极活性材料Li2ZnTi3O8的制备方法
CN109888247A (zh) * 2019-03-25 2019-06-14 四川轻化工大学 一种锂离子电池用钛酸锌锂/碳纳米复合负极材料的制备方法
CN109888247B (zh) * 2019-03-25 2021-10-15 四川轻化工大学 一种锂离子电池用钛酸锌锂/碳纳米复合负极材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103715408B (zh) 2016-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103579605B (zh) 钠离子二次电池及其用的活性物质、正负极及活性物质的制备方法
CN102244257B (zh) 一种高温型锰酸锂正极材料及其制备方法
CN103972497B (zh) 锂离子电池Co2SnO4/C纳米复合负极材料及其制备与应用
CN103855384A (zh) 一种稀土掺杂改性的锂离子电池三元正极材料及其制备方法
CN101916854A (zh) 一种锂离子电池负极用硫化锌/碳复合材料的制备方法
CN107507976B (zh) 一种锂铝硼复合掺杂的锰酸锂正极材料及其制备方法
CN104659354A (zh) 一种用于锂离子电池正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的表面改性方法
CN102723495A (zh) 一种高电压锂离子电池正极材料铜掺杂锰酸锂及其制备方法
CN101704681B (zh) 一种尖晶石结构钛酸锂的制备方法
CN101830451A (zh) 橄榄石型锂离子电池正极材料磷酸锰锂的微波水热合成方法
CN104112845A (zh) 一种锂离子电池正极材料及其制备方法
CN104466102A (zh) 一种锂二次电池正极材料多孔v2o5/c复合微球及其制备方法
CN103825025A (zh) 一种锂离子电池负极材料FeVO4及其制备方法
CN103545494B (zh) 二次锂离子电池亚微米铋-碳负极复合材料的液相合成方法
CN103326014B (zh) 一种锰系层状富锂正极材料、制备方法及应用
CN103579598B (zh) 一种锂离子二次电池负极材料纳米钛酸锂的制备方法
CN102832387A (zh) 富锂高锰层状结构三元材料、其制备方法及应用
CN103715408B (zh) 锂离子电池负极材料钛酸锌锂的溶胶凝胶制备方法
CN103872313B (zh) 锂离子电池正极材料LiMn2‑2xM(II)xSixO4及其制备方法
CN103296266B (zh) 掺杂Cu的钛酸锌锂负极材料及其制备方法
CN105470500A (zh) 高电压钴酸锂正极材料及其制备方法
CN102709562B (zh) 一种利用液相法制备磷酸铁锂的方法
CN103579597B (zh) 锂离子二次电池负极材料钛酸锂复合材料及制备方法
CN104201334A (zh) 一种富锂锰基锂离子电池正极材料及制备方法
CN108417791A (zh) 硫酸根掺杂锂化三氧化钼正极材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210819

Address after: 3002-2, Huaying building, Central Avenue, pilot Free Trade Zone, Binhai New Area, Tianjin

Patentee after: Tianjin shunjietong Technology Co.,Ltd.

Address before: 300072 Tianjin City, Nankai District Wei Jin Road No. 92

Patentee before: Tianjin University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240429

Address after: No. 101, Lithium Battery Industry Park, Huimeng Road East Section, Yangshao Township, Mianchi County, Sanmenxia City, Henan Province, 472402

Patentee after: Henan Jiade New Energy Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 3002-2, Huaying building, Central Avenue, pilot Free Trade Zone, Binhai New Area, Tianjin

Patentee before: Tianjin shunjietong Technology Co.,Ltd.

Country or region before: China