TWI426646B - 鈦酸鋰複合材料及其製備方法以及鋰離子電池 - Google Patents

鈦酸鋰複合材料及其製備方法以及鋰離子電池 Download PDF

Info

Publication number
TWI426646B
TWI426646B TW099147090A TW99147090A TWI426646B TW I426646 B TWI426646 B TW I426646B TW 099147090 A TW099147090 A TW 099147090A TW 99147090 A TW99147090 A TW 99147090A TW I426646 B TWI426646 B TW I426646B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
lithium titanate
composite material
layer
carbon
material according
Prior art date
Application number
TW099147090A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201228083A (en
Inventor
xian-kun Huang
xiang-ming He
Chang-Yin Jiang
Dan Wang
Jian Gao
Jian-Jun Li
Original Assignee
Hon Hai Prec Ind Co Ltd
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 Hon Hai Prec Ind Co Ltd filed Critical Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority to TW099147090A priority Critical patent/TWI426646B/zh
Publication of TW201228083A publication Critical patent/TW201228083A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI426646B publication Critical patent/TWI426646B/zh

Links

Classifications

    • 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

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

鈦酸鋰複合材料及其製備方法以及鋰離子電池
本發明涉及一種鈦酸鋰複合材料及其製備方法，以及鋰離子電池。
尖晶石鈦酸鋰作為一種“零應變”電極材料，係目前鋰離子電池負極材料研究的熱點。鈦酸鋰作為鋰離子電池負極材料，具有較高的離子傳導率，且在鋰離子電池首次充放電過程中不需要形成固態電解質界面膜（SEI膜），從而具有較高的能量轉換效率。此外，鈦酸鋰材料來源廣泛，清潔環保，在鋰離子電池中得到了廣泛的應用。
然，由於鈦酸鋰係一種半導體材料，電子導電性較差。此外，鈦酸鋰作為鋰離子電池負極材料具有較高的放電電壓平台，當將鋰離子電池放電到較低電壓時，電解液易在負極分解，從而導致鋰離子電池的電化學穩定性降低。
有鑒於此，提供一種電化學穩定性較高且電子導電性較好的鈦酸鋰複合材料及其製備方法，以及應用該鈦酸鋰複合材料的鋰離子電池實為必要。
一種鈦酸鋰複合材料，包括鈦酸鋰顆粒以及設置在該鈦酸鋰顆粒表面的雙層包覆結構，該雙層包覆結構包括直接包覆於該鈦酸鋰顆粒表面的碳層，以及包覆於該碳層表面的磷酸鋁層。
一種鈦酸鋰複合材料的製備方法，包括：提供待包覆的鈦酸鋰顆粒；在該鈦酸鋰顆粒表面包覆碳層；將該表面包覆碳層的鈦酸鋰顆粒加入三價鋁源溶液中形成混合物；將磷酸根源溶液加入該混合物中與該三價鋁源溶液反應，在該碳層表面形成磷酸鋁層，以及熱處理該表面具有碳層和磷酸鋁層的鈦酸鋰顆粒。
一種鋰離子電池，包括正極及負極，該負極包括所述鈦酸鋰複合材料。
相較於先前技術，本發明採用磷酸鋁層和碳層對鈦酸鋰顆粒進行雙層包覆，該雙層包覆結構在隔絕電解液與鈦酸鋰顆粒之間的電子遷移的同時使鋰離子通過，從而在完成鋰離子的嵌入與脫出的同時避免電解液在較低的放電電壓下分解，提高了鋰離子電池的電化學性能穩定性。此外，該碳層的包覆提高了鈦酸鋰複合材料的電子導電性。
下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的鈦酸鋰複合材料及其製備方法，以及鋰離子電池作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，本發明實施例提供一種鈦酸鋰複合材料10，該鈦酸鋰複合材料包括鈦酸鋰顆粒12以及設置在該鈦酸鋰顆粒12表面的雙層包覆結構18。該雙層包覆結構18包括直接包覆於該鈦酸鋰顆粒12表面的碳層14，以及包覆於該碳層14表面的磷酸鋁層16。
該碳層14和該磷酸鋁層16均具有均勻的厚度，且呈連續的層狀形態。所述雙層包覆結構18單獨地包覆一個鈦酸鋰顆粒12，且該碳層14完全的包覆該鈦酸鋰顆粒12表面，該磷酸鋁層16完全的包覆該碳層14表面。該碳層14在該鈦酸鋰複合材料10中的質量百分含量為0.1%至5%，該碳層的厚度可為5奈米至20奈米，優選為5奈米至10奈米。該磷酸鋁層在該鈦酸鋰複合材料中的質量百分含量為0.05%至1%，該磷酸鋁層的厚度可為2奈米至10奈米，優選為2奈米至5奈米。由於鈦酸鋰的電子導電性較差，故該磷酸鋁層的厚度應較小，優選該碳層與該磷酸鋁層的厚度之比優選為2:1至2.5:1。該鈦酸鋰顆粒的材料可為非摻雜的鈦酸鋰或摻雜的鈦酸鋰。該非摻雜的鈦酸鋰或摻雜的鈦酸鋰具有尖晶石結構。具體地，該非摻雜的鈦酸鋰的化學式為Li4 Ti5 O12 ，該摻雜的鈦酸鋰的化學式可由Li(4-a) Ma Ti5 O12 或Li4 Mb Ti(5-b) O12 表示，其中0<a≦0.33，且0<b≦0.5。所述M選自鹼金屬元素、鹼土金屬元素、第13族元素、第14族元素、過渡族元素及稀土元素中的一種或複數種，優選地，M選自Mn、Cr、V、Ni、Co、Al、Fe、Ga及Mg中的至少一種。
該鈦酸鋰顆粒12的粒徑優選為80奈米至10微米，更優選為100奈米至1微米。
該碳層14的材料為導電的碳單質，如無定形碳、石墨、碳黑及乙炔黑等材料中的一種或複數種。該磷酸鋁層16的材料為磷酸鋁。
請參閱圖2，本發明實施例進一步提供一種上述鈦酸鋰複合材料的製備方法，包括以下步驟：
S1，提供待包覆的鈦酸鋰顆粒；
S2，在該鈦酸鋰顆粒表面包覆碳層；
S3，將該表面包覆碳層的鈦酸鋰顆粒加入三價鋁源溶液中形成混合物；
S4，將磷酸根源溶液加入該混合物中與該三價鋁源溶液反應，在該碳層表面形成磷酸鋁層，以及
S5，熱處理該表面具有碳層和磷酸鋁層的鈦酸鋰顆粒。
在上述步驟S1中，所述鈦酸鋰顆粒的粒徑優選為100奈米至1微米，本發發明實施例中該鈦酸鋰顆粒的粒徑為100奈米。
在上述步驟S2中，所述在該鈦酸鋰顆粒表面包覆碳層的步驟進一步包括：
S21，提供碳源溶液；
S22，將待包覆的鈦酸鋰顆粒加入該碳源溶液中，從而在該碳源溶液表面包覆一層碳源溶液，以及
S23，熱處理該表面包覆有碳源溶液的鈦酸鋰顆粒，使碳源溶液在該鈦酸鋰顆粒表面裂解成碳單質。
在步驟S21中，該碳源溶液包括第一液相溶劑以及可溶於該第一液相溶劑的碳源。該第一液相溶劑可為水或第一有機液相溶劑，優選地，該第一液相溶劑為具有易揮發性的第一有機液相溶劑，可為無水乙醇、丙酮、氯仿、乙醚以及二氯乙烷中的一種或幾種。以該第一有機液相溶劑作為溶劑，可避免鈦酸鋰顆粒吸附水，從而使鈦酸鋰顆粒的性能降低。本發明實施例中該第一液相溶劑為無水乙醇。
該碳源可在小於700℃下藉由裂解反應生成碳單質，如無定形碳，且無其他固相物質生成。該碳源可為含碳表面活性劑如司班80（Span 80）或蔗糖酯等，該表面活性劑具有較好的表面活化作用，可降低所述待包覆的鈦酸鋰顆粒的表面張力，能在鈦酸鋰顆粒表面形成吸附膜，從而可對鈦酸鋰顆粒較好地包覆，且後續藉由裂解反應直接生成的碳層可緊密地包覆於該鈦酸鋰顆粒表面。此外，該碳源還可為酚醛樹脂、環氧樹脂、呋喃樹脂、聚丙烯腈、以及聚苯萘等中的一種或幾種。本發明實施例中採用司班80作為所述碳源。該碳源溶液需保持適當的濃度，該碳源溶液濃度過大，會使該鈦酸鋰顆粒與該碳源溶液混合不均勻而導致後續碳包覆不均勻；該碳源溶液濃度過小，會使該固相鈦酸鋰顆粒與該液相碳源溶液之間相分離明顯，同樣會造成該碳包覆不均勻。優選地，該碳源溶液的濃度為0.005g/ml至0.05g/ml。本發明實施例中採用司班80的乙醇溶液作為所述碳源溶液，該司班80的乙醇溶液的濃度約為0.01g/ml。
上述步驟S22中，該鈦酸鋰顆粒與該碳源溶液的體積比優選為10:1至30:1。當碳源溶液的溶劑選取具有所述易揮發性的第一有機液相溶劑時，可在加入該鈦酸鋰顆粒的過程中適量添加所述第一有機液相溶劑以控制該鈦酸鋰顆粒與該碳源溶液的混合物呈糊狀。使該混合物成糊狀的目的在於，後續在該鈦酸鋰顆粒表面形成的碳層厚度較薄且與該鈦酸鋰顆粒的表面具有較好的結合力。本發明實施例中在加入鈦酸鋰顆粒的過程中進一步添加無水乙醇以控制該鈦酸鋰顆粒與碳源的混合呈糊狀。
上述步驟S22可進一步包括攪拌的步驟，使該鈦酸鋰顆粒與該碳源溶液均勻混合。本發明實施例中在該鈦酸鋰顆粒加入的過程中持續攪拌並在該鈦酸鋰顆粒加入結束後繼續攪拌20分鐘至40分鐘。
另，在該鈦酸鋰顆粒與該碳源溶液均勻混合後可將該鈦酸鋰顆粒從該鈦酸鋰顆粒與該碳源溶液的固液混合液中分離出來以獲得表面包覆碳源的鈦酸鋰顆粒。本發明實施例藉由離心分離的方式獲取該表面包覆有碳源溶液的鈦酸鋰顆粒，並進一步藉由烘乾的方式除去該表面包覆碳源溶液的鈦酸鋰顆粒中的第一液相溶劑。
在上述步驟S23中，該熱處理的步驟可使該碳源在該鈦酸鋰顆粒的表面裂解形成厚度均勻且連續的碳層包覆在該鈦酸鋰顆粒的表面。該熱處理的溫度不能過低或過高，太低達不到所述碳源的分解溫度，太高會破壞鈦酸鋰顆粒的結構。該熱處理的溫度優選為300℃至700℃。該熱處理的時間優選為0.5小時至3小時。本發明實施例中對該表面包覆碳源溶液的鈦酸鋰顆粒熱處理的溫度為400℃，熱處理的時間為2小時。該鈦酸鋰顆粒表面的碳層的厚度為8奈米至12奈米。在該鈦酸鋰顆粒表面包覆碳層並不限於使用上述方法。
所述三價鋁源與磷酸根源需要滿足以下條件：三價鋁源與磷酸根源均可溶，三價鋁源能與磷酸根源反應生成磷酸鋁，且除磷酸鋁外的其他副產物可藉由加熱的方式去除。
所述三價鋁源溶液包括第二液相溶劑以及可溶於該第二液相溶劑的三價鋁源。該第二液相溶劑選擇為可使該三價鋁源解離形成Al3+ 的溶劑或與該三價鋁源互溶的溶劑。該第二液相溶劑可為水或具有易揮發性的第二有機液相溶劑。該第二有機液相溶劑可為無水乙醇、丙酮、氯仿、乙醚以及二氯乙烷中的一種或幾種。相對於採用水作為溶劑，以該第二有機液相溶劑作為溶劑，可避免水對鈦酸鋰顆粒的影響，從而使鈦酸鋰顆粒的性能降低。該三價鋁源可為能在該液相溶劑中解離形成Al3+ 或能與該液相溶劑互溶的鋁鹽，如硝酸鋁或異丙醇鋁等。本發明實施例中所述三價鋁源溶液為硝酸鋁的乙醇溶液。
在上述步驟S3中，該表面包覆碳層的鈦酸鋰顆粒不溶於該三價鋁源溶液，兩者為固液混合，目的為在該碳包覆後的鈦酸鋰顆粒的碳層表面均勻附著一層Al3+ 或鋁源分子。進一步地，可控制該表面包覆碳層的鈦酸鋰顆粒的加入量，該表面包覆碳層的鈦酸鋰顆粒與該三價鋁源溶液的比例可控制為使該三價鋁源溶液能夠覆蓋該鈦酸鋰顆粒的碳層表面即可，使該混合物呈糊狀。形成糊狀混合物的目的主要為控制所述三價鋁源溶液的加入量剛好夠在該碳包覆後的鈦酸鋰顆粒的碳層表面形成一層厚度較薄的磷酸鋁包覆層。此外，可避免碳包覆後的鈦酸鋰顆粒表面的碳層與後續形成於碳層表面的磷酸鋁包覆層之間出現層隙，從而降低包覆效果。具體地，該三價鋁源溶液的體積與該表面包覆碳層的鈦酸鋰顆粒的體積比約為1:10至1:40。該三價鋁源溶液的加入量可藉由後續需要形成的磷酸鋁包覆層在該鈦酸鋰複合材料的質量百分含量加以確定，優選地，該磷酸鋁包覆層在該鈦酸鋰複合材料中的質量百分含量為0.05%至1%。另，當所述三價鋁源溶液的溶劑選取具有所述易揮發性的第二有機液相溶劑時，可在加入該表面包覆碳層的鈦酸鋰顆粒的過程中滴加適量該第二有機液相溶劑以控制該混合物呈糊狀。本發明實施例中在加入該表面包覆碳層的鈦酸鋰顆粒的過程中滴加無水乙醇來進一步保持該混合物呈糊狀。
該磷酸根源溶液可選擇為含有磷酸根離子的溶液，該磷酸根離子可為正磷酸根離子(PO4 3- )、磷酸二氫根離子(H2 PO4 - )及磷酸一氫根離子(HPO4 2- )中的一種或幾種的混合。該磷酸根源溶液包括水作為溶劑，以及可溶解於該溶劑的可溶性磷酸根源。該磷酸根源可為磷酸（H3 PO4 ）或磷酸銨鹽等。該磷酸銨鹽包括磷酸二氫銨(NH4 H2 PO4 )、磷酸氫二銨((NH4 )2 HPO4 )及磷酸三銨((NH4 )3 PO4 )中的一種或幾種的混合。為避免水對所述鈦酸鋰顆粒性能的影響，該水的量較少，具體地，該磷酸根源溶液的濃度優選為0.2g/ml至1g/ml。本發明實施例中所述磷酸根源為(NH4 )2 HPO4 ，該(NH4 )2 HPO4 水溶液的濃度約為0.4g/ml。
該磷酸根源溶液加入至上述糊狀混合物中時，該磷酸根離子與附著於所述碳層表面的Al3+ 或三價鋁源分子反應，從而在該鈦酸鋰顆粒的碳層表面原位形成一層均勻的磷酸鋁沈澱層。優選地，該磷酸根源溶液可緩慢滴加入該糊狀混合物中，並加以攪拌，從而使該磷酸根離子與該Al3+ 或三價鋁源分子能夠在該鈦酸鋰顆粒的碳層表面均勻的反應，為減弱該磷酸根源溶液中的水的影響，可在該磷酸根源溶液加入該糊狀混合物的過程中，同時加入適量的所述第二有機液相溶劑。該磷酸根源中的磷酸根離子與該鋁源溶液中的鋁離子的摩爾比約為1:1至3:1。
在上述步驟S5中，所述熱處理可使該碳層與鈦酸鋰顆粒表面，以及磷酸鋁層與該碳層表面更好地結合，該熱處理的溫度優選為300℃至700℃。該熱處理的時間優選為0.5小時至3小時。本發明實施例中對該表面具有碳層和磷酸鋁層的鈦酸鋰顆粒熱處理的溫度為400℃，熱處理的時間為2小時。
由於本發明先將該碳包覆後的鈦酸鋰顆粒加入到所述三價鋁源溶液中，再在該鋁源溶液中加入可與鋁源反應生成磷酸鋁的磷酸根源溶液，從而在鈦酸鋰顆粒的碳層表面原位生成一層均勻連續的磷酸鋁層。由於所述鋁源溶液與碳包覆後的鈦酸鋰顆粒的混合為固液混合，可先使鋁離子或鋁源分子均勻地包覆在該碳包覆後的鈦酸鋰顆粒的碳層表面，故，原位反應後生成的磷酸鋁沈澱也能夠更均勻且連續地包覆在該碳包覆後的鈦酸鋰顆粒的整個碳層表面。該磷酸鋁層和碳層對該鈦酸鋰顆粒的雙層包覆在隔絕電解液與鈦酸鋰顆粒之間的電子遷移的同時使鋰離子通過，從而在完成鋰離子的嵌入與脫出的同時避免電解液在較低的放電電壓下或較高的充電電壓下分解，從而將該鈦酸鋰複合材料應用於鋰離子電池中可提高鋰離子電池的電化學性能穩定性。另，碳層的包覆提高了該鈦酸鋰複合材料的電子導電性。
本發明實施例進一步提供一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括正極、負極、以及位於該正極及負極之間的非水電解質。該正極包括正極集流體及設置在該正極集流體表面的正極材料層，該負極包括負極集流體及設置在該負極集流體表面的負極材料層。該正極材料層包括正極活性材料，該負極材料層包括負極活性材料，其中，該負極活性材料包括所述鈦酸鋰複合材料10。
該正極材料層進一步可包括導電劑以及黏結劑，並與所述正極活性材料均勻混合，該正極活性材料可為鈷酸鋰、尖晶石錳酸鋰、層狀錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳酸鋰、鋰鎳錳氧化物及鋰鎳鈷錳氧化物中的一種或複數種。
該負極材料層進一步可包括導電劑以及黏結劑，並與所述鈦酸鋰複合材料10均勻混合。該鈦酸鋰複合材料10的每個鈦酸鋰顆粒12的表面均包覆有所述雙層包覆結構18。該導電劑可為乙炔黑、碳纖維、碳奈米管及石墨中的一種或複數種。該黏結劑可為聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)及丁苯橡膠(SBR)中的一種或複數種。該非水電解質可為非水電解液或固體電解質膜。採用該非水電解液的鋰離子電池進一步包括設置在該正極材料層及負極材料層之間隔膜。採用該固體電解質膜的鋰離子電池將該固體電解質膜設置在該正極材料層及負極材料層之間。該非水電解液包括溶劑及溶於溶劑的溶質，該溶劑可列舉為環狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、環狀醚類、鏈狀醚類、腈類及醯胺類中的一種或複數種，如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁內酯、四氫呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、乙腈及二甲基甲醯胺。該溶質可列舉為LiPF6 、LiBF4 、LiCF3 SO3 、LiAsF6 、LiClO4 及LiBOB中的一種或複數種。該固體電解質膜的材料可列舉為LiI、LiN3 或聚氧乙烯或聚丙烯腈等聚合物基體與上述非水電解液的溶質的混合。
本發明實施例利用上述方法製備了所述鈦酸鋰複合材料，並將該鈦酸鋰複合材料應用到鋰離子電池中進行導電性以及電化學性能穩定性測試，測試結果表明，該鈦酸鋰複合材料具有較好的導電性，此外，在放電至0伏時仍具有較好的電化學穩定性。
實施例1
將1g的司班80加入100ml乙醇攪拌均勻製備成司班80的乙醇溶液；將粒徑為100奈米的鈦酸鋰顆粒100g（深圳天驕公司生產）加入該司班80的乙醇溶液中強力攪拌20分鐘成糊狀，並離心烘乾該表面包覆司班80的鈦酸鋰顆粒，將該離心烘乾後的鈦酸鋰顆粒放入馬弗爐中，並在空氣環境下，以400℃加熱2小時，獲得表面包覆碳單質的鈦酸鋰顆粒。
按體積比為20:1將上述獲得的表面包覆碳的鈦酸鋰顆粒加入到硝酸鋁的乙醇溶液中攪拌成糊狀，然後在該硝酸鋁溶液中滴加磷酸氫二銨水溶液（1g磷酸氫二銨溶於2ml水中）並強力攪拌，使硝酸鋁與磷酸氫二銨均勻反應，在該鈦酸鋰顆粒的碳層表面生成一層磷酸鋁沈澱。其中，該硝酸鋁溶液中的鋁離子與該磷酸氫二銨中的磷酸根離子的摩爾比為1:1。然後將該表面包覆碳和磷酸鋁的鈦酸鋰顆粒離心分離並烘乾，並放入馬弗爐中空氣環境下以400℃加熱2小時，得到表面具有碳層和磷酸鋁層的鈦酸鋰顆粒。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧鈦酸鋰複合材料
12‧‧‧鈦酸鋰顆粒
14‧‧‧碳層
16‧‧‧磷酸鋁層
18‧‧‧雙層包覆結構
圖1為本發明實施例鈦酸鋰複合材料的結構示意圖。
圖2為本發明實施例鈦酸鋰複合材料的製備方法流程圖。
10‧‧‧鈦酸鋰複合材料
12‧‧‧鈦酸鋰顆粒
14‧‧‧碳層
16‧‧‧磷酸鋁層
18‧‧‧雙層包覆結構

Claims (21)

  1. 一種鈦酸鋰複合材料，包括鈦酸鋰顆粒，其改良在於，進一步包括一雙層包覆結構，該雙層包覆結構包括直接包覆於該鈦酸鋰顆粒表面的碳層，以及包覆於該碳層表面的磷酸鋁層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的鈦酸鋰複合材料，其中，所述碳層在該鈦酸鋰複合材料中的質量百分含量為0.1%至5%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的鈦酸鋰複合材料，其中，所述磷酸鋁層在該鈦酸鋰複合材料中的質量百分含量為0.05%至1%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的鈦酸鋰複合材料，其中，所述碳層的厚度為5奈米至10奈米。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的鈦酸鋰複合材料，其中，所述磷酸鋁層的厚度2奈米至5奈米。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的鈦酸鋰複合材料，其中，所述碳層與所述磷酸鋁層的厚度比為2:1至2.5:1。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的鈦酸鋰複合材料，其中，所述磷酸鋁層為原位生成在該鈦酸鋰顆粒的碳層表面。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的鈦酸鋰複合材料，其中，所述磷酸鋁層厚度均勻且連續。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的鈦酸鋰複合材料，其中，所述鈦酸鋰顆粒的材料為摻雜或非摻雜的鈦酸鋰，該非摻雜的鈦酸鋰的化學式為Li4 Ti5 O12 ，該摻雜的鈦酸鋰的化學式由Li(4-a) Ma Ti5 O12 或Li4 Mb Ti(5-b) O12 表示，其中0<a≦0.33，0<b≦0.5，且M選自鹼金屬元素、鹼土金屬元素、第13族元素、第14族元素、過渡族元素及稀土元素中的一種或複數種。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的鈦酸鋰複合材料，其中，所述鈦酸鋰顆粒的粒徑為80奈米至10微米。
  11. 一種如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的鈦酸鋰複合材料的製備方法，包括如下步驟：
    提供待包覆的鈦酸鋰顆粒；
    在鈦酸鋰顆粒表面包覆碳層；
    將該表面包覆碳層的鈦酸鋰顆粒加入三價鋁源溶液中形成混合物；
    將磷酸根源溶液加入該混合物中與該三價鋁源溶液反應，在該碳層表面形成磷酸鋁層，以及
    熱處理該表面具有碳層和磷酸鋁層的鈦酸鋰顆粒。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的鈦酸鋰複合材料的製備方法，其中，所述三價鋁源溶液包括第二液相溶劑以及溶於該第二液相溶劑的三價鋁源。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的鈦酸鋰複合材料的製備方法，其中，所述三價鋁源為硝酸鋁或異丙醇鋁。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的鈦酸鋰複合材料的製備方法，其中，所述第二液相溶劑為水、無水乙醇、丙酮、氯仿、乙醚以及二氯乙烷中的一種或幾種。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的鈦酸鋰複合材料的製備方法，其中，所述磷酸根源溶液包括水作為溶劑及溶解於水的磷酸根源，該磷酸根源為磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨及磷酸三銨中的一種或幾種的混合。
  16. 如申請專利範圍第11項所述的鈦酸鋰複合材料的製備方法，其中，所述在該鈦酸鋰顆粒表面包覆碳層的步驟進一步包括：
    提供碳源溶液；
    將待包覆的鈦酸鋰顆粒加入該碳源溶液中，從而在該鈦酸鋰顆粒表面包覆一層碳源溶液，以及
    熱處理該表面包覆有碳源溶液的鈦酸鋰顆粒，使碳源溶液在該鈦酸鋰顆粒表面裂解成碳單質。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的鈦酸鋰複合材料的製備方法，其中，所述碳源溶液包括第一液相溶劑以及溶於該第一液相溶劑的碳源。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的鈦酸鋰複合材料的製備方法，其中，所述碳源為司班80、蔗糖酯、酚醛樹脂、環氧樹脂、呋喃樹脂、聚丙烯腈、以及聚苯萘中的一種或幾種。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的鈦酸鋰複合材料的製備方法，其中，所述第一液相溶劑為水、無水乙醇、丙酮、氯仿、乙醚以及二氯乙烷中的一種或幾種。
  20. 如申請專利範圍第16項所述的鈦酸鋰複合材料的製備方法，其中，所述碳源溶液的濃度為0.005g/ml至0.05g/ml。
  21. 一種鋰離子電池，包括正極以及負極，其改良在於，該負極包括如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述鈦酸鋰複合材料。
TW099147090A 2010-12-31 2010-12-31 鈦酸鋰複合材料及其製備方法以及鋰離子電池 TWI426646B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW099147090A TWI426646B (zh) 2010-12-31 2010-12-31 鈦酸鋰複合材料及其製備方法以及鋰離子電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW099147090A TWI426646B (zh) 2010-12-31 2010-12-31 鈦酸鋰複合材料及其製備方法以及鋰離子電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201228083A TW201228083A (en) 2012-07-01
TWI426646B true TWI426646B (zh) 2014-02-11

Family

ID=46933490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099147090A TWI426646B (zh) 2010-12-31 2010-12-31 鈦酸鋰複合材料及其製備方法以及鋰離子電池

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI426646B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1416189A (zh) * 2001-11-02 2003-05-07 中国科学院物理研究所 以纳米表面包覆复合材料为正极活性物质的锂二次电池
CN101764209A (zh) * 2010-01-04 2010-06-30 苏州星恒电源有限公司 具有表面包覆层的钛酸锂复合电极材料

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1416189A (zh) * 2001-11-02 2003-05-07 中国科学院物理研究所 以纳米表面包覆复合材料为正极活性物质的锂二次电池
CN101764209A (zh) * 2010-01-04 2010-06-30 苏州星恒电源有限公司 具有表面包覆层的钛酸锂复合电极材料

Also Published As

Publication number Publication date
TW201228083A (en) 2012-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9017873B2 (en) Lithium titanate composite material, method for making the same, and lithium ion battery using the same
KR100493960B1 (ko) 다공성 실리콘 및 나노크기 실리콘 입자의 제조 방법과리튬 이차 전지용 음극 재료로의 응용
KR102301220B1 (ko) 음극 활물질, 이를 포함하는 음극 및 리튬 이차전지
JP6628305B2 (ja) リチウム二次電池用負極活物質、およびこれを含むリチウム二次電池
TWI464942B (zh) 鈷的氧化物及其複合材料，以及鈷的氧化物複合材料的製備方法
CN111466046A (zh) 负极活性材料、包含所述负极活性材料的负极和包含所述负极的锂二次电池
US9017872B2 (en) Lithium titanate composite material, method for making the same, and lithium ion battery using the same
JP6192273B2 (ja) リチウム２次電池用正極活物質、その製造方法およびこれを含むリチウム２次電池
JP6393969B2 (ja) 二次電池用電極活物質の製造方法、二次電池用電極の製造方法
KR101763478B1 (ko) 리튬 이차전지용 음극활물질, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP2014065641A (ja) リン酸鉄の製造方法、リン酸鉄リチウム、電極活物質、及び二次電池
KR102147727B1 (ko) 리튬 이차 전지용 음극 및 이의 제조방법
JPH09171813A (ja) 非水電解液電池
JP6272996B2 (ja) 負極材、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池およびそれらの製造方法
JP2020518975A (ja) 負極活物質、前記負極活物質を含む負極、前記負極を含む二次電池及び前記負極活物質の製造方法
JP5548523B2 (ja) 正極活物質、正極及び非水電解質二次電池
TWI565125B (zh) 鋰離子電池電極複合材料及其製備方法以及電池
KR101578974B1 (ko) 비수 전해질 이차전지용 정극 활물질, 그 제조 방법 및 비수 전해질 이차전지
KR101796248B1 (ko) 리튬이차전지용 양극활물질 및 그 제조방법
EP3121883B1 (en) Electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery
TWI426646B (zh) 鈦酸鋰複合材料及其製備方法以及鋰離子電池
TWI427853B (zh) 鈦酸鋰複合材料及其製備方法以及鋰離子電池
JP6466145B2 (ja) 非水二次電池用正極材料及びその製造方法、並びにその非水二次電池用正極材料を用いた非水二次電池用正極及びそれを用いた非水二次電池
TWI440603B (zh) 鈦酸鋰複合材料及其製備方法以及鋰離子電池
TWI408842B (zh) 鋰離子電池保護膜，應用該保護膜的鋰離子電池集流體及鋰離子電池