CN106207133B - 一种锂电钛白 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钛的化合物，具体涉及一种锂电钛白，所述锂电钛白的微观粒子的比表面积BET为15‑35 m2/g，晶粒度60‑90nm，D50为0.4‑0.8um，D90为1.0‑2.0um，K2O≤100 ppm，Na2O≤100 ppm，P2O5≤1000 ppm，Fe2O3≤100 ppm，其余为TiO2。本发明方案的锂电钛白作为锂电池负极材料，能显著提升锂电池的使用寿命与应用性能。

Description

一种锂电钛白
技术领域
本发明涉及一种钛的化合物，具体涉及一种锂电钛白。
背景技术
“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N.Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。
锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。
钛酸锂电池属于锂电池的一种，普通的钛酸锂电池在经过1500-2000次左右的循环充放电就会发生胀气的现象，导致无法正常使用；而且容量170/120Ah/Kg左右，开路电压约为2.4V。因此，运用好的锂电池制造材料，是解决此问题的一种重要的手段。锂电钛白，作为锂电池的负极材料，其性能的好坏直接关系到锂电池的应用性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能显著提升锂电池的使用寿命与应用性能的锂电钛白。
为达到上述目的，本发明的基础方案如下：
一种锂电钛白，所述锂电钛白的微观粒子的比表面积BET为15-35m2/g，晶粒度60-90nm，D50为0.4-0.8um，D90为1.0-2.0um，锂电钛白中还包括K2O、Na2O、P2O5和Fe2O3，各成分的含量如下：K2O≤100ppm，Na2O≤100ppm，P2O5≤1000ppm，Fe2O3≤100ppm，其余为TiO2。
本方案的优点是：(1)锂电钛白的微观粒子的比表面积以及晶粒度在上述范围内时，锂电池的使用寿命(循环充放电次数)与应用性能(电池容量及开路电压)显著提高；(2)作为负极材料的锂电钛白中包括的K2O、Na2O、P2O5和Fe2O3这些成分，会均匀地分散在整个锂电钛白中，在充放电过程中能够反复激活锂电钛白中的充放电粒子，从而大大提高锂电池的使用寿命。
优化方案1，对基础方案的进一步优化，所述锂电钛白的微观粒子的比表面积BET为20-25m2/g，晶粒度75-80nm，D50为0.6-0.7um，D90为1.5-1.8um，K2O≤100ppm，Na2O≤100ppm，P2O5≤1000ppm，Fe2O3≤100ppm，其余为TiO2。发明人通过实验发现，锂电钛白的参数采用上述范围时，对锂电池的使用寿命与应用性能提升更佳。
优化方案2，对基础方案的进一步优化，所述锂电钛白的微观粒子的比表面积BET为22m2/g，晶粒度78nm，D50为0.65um，D90为1.6um，K2O≤100ppm，Na2O≤100ppm，P2O5≤1000ppm，Fe2O3≤100ppm，其余为TiO2。对锂电池的使用寿命与应用性能提升水平最佳。
附图说明
图1是本发明一种锂电钛白实施例1的产品放大3000倍的电镜扫描图；
图2是本发明一种锂电钛白实施例1的产品放大10000倍的电镜扫描图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
下面以实施例1为例进行具体说明，其余实施例在表1中体现，在表1中未体现的部分与实施例1相同。
以下各实施例中，D50、D90的含义如下，D50：叫中位径或中值粒径，物理意义是粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒也占50％。D90：物理意义是粒径小于它的的颗粒占90％
实施例1
本实施例提供一种锂电钛白，锂电钛白的微观粒子的比表面积BET为15-35m2/g，晶粒度60-90nm，D50为0.4-0.8um，D90为1.0-2.0um，K2O≤100ppm，Na2O≤100ppm，P2O5≤1000ppm，Fe2O3≤100ppm，其余为TiO2。图1和图2均为本发明实施例1中的锂电太白的电镜扫描图。
表1
按照实施例1-3，以及对比例1-4中的指标制作的锂电太白作为锂电池的负极材料，其他条件均相同，分别测试使用上述1-3，以及对比例1-4中的锂电池的使用寿命和应用性能，测试结果如表2所示：
表2
通过表2中实施例1-3的测试结果可以发现，实施例1-3中的锂电太白作为锂电池的负极材料时，循环充放电次数，电池容量和开路电压性能与现有的锂电池相比显著增强。
实施例1与对比例1、对比例2的测试结果相比，循环充放电次数、容量和开路电压性能明显较高，而实施例1与对比例1、对比例2相比的区别在于，实施例1的比表面积为15-35m2/g，所以可以得出，比表面积控制在上述范围内时，能有效提高锂电池循环充放电次数、容量和开路电压性能。
实施例1与对比例3、对比例4的测试结果相比，循环充放电次数、容量和开路电压性能明显更突出，而实施例1与对比例3、对比例4相比的区别在于，实施例1的晶粒度60-90nm，从而可以看出晶粒度控制在上述范围内时，能有效提高锂电池循环充放电次数、容量和开路电压性能。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (3)

1.一种锂电钛白，其特征在于，所述锂电钛白的微观粒子的比表面积BET为15-35 m2/g，晶粒度60-90nm，D50为0.4-0.8um，D90为1.0-2.0um，锂电钛白中还包括K2O、Na2O 、P2O5和Fe2O3，各成分的含量如下：K2O≤100 ppm，Na2O≤100 ppm，P2O5≤1000 ppm，Fe2O3≤100 ppm，其余为TiO2。
2.根据权利要求1所述的一种锂电钛白，其特征在于，所述锂电钛白的微观粒子的比表面积BET为20-25 m2/g，晶粒度75-80nm，D50为0.6-0.7um，D90为1.5-1.8um。
3.根据权利要求1所述的一种锂电钛白，其特征在于，所述锂电钛白的微观粒子的比表面积BET为22m2/g，晶粒度78nm，D50为0.65um，D90为1.6um，所述K2O、 Na2O和Fe2O3的含量均为60-85 ppm， 所述P2O5的含量为500-600ppm，其余为TiO2。
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