复合材料及其制备方法、电池与流程

本申请涉及电池材料，尤其涉及一种复合材料及其制备方法、电池。

背景技术：

1、钛酸锂因具有高的嵌锂电位(1.55v vs li)，不生成锂枝晶，并且充电和放电状态热稳定性高，作为锂离子电池的负极材料，具有优异的安全性。此外，充放电过程体积基本不发生变化，被称为“零应变”材料，且不形成sei膜，循环寿命可达万次以上。钛酸锂还具有快充和全天候(-40℃～60℃)工作优势，尤其是在低温的环境下工作，钛酸锂电池比常规的采用石墨负极的锂离子电池表现出更优的充放电性能。但钛酸锂材料理论比容量为175mah/g，实际比容量大于160mah/g，具有克容量较低等缺点。

2、在不改变钛酸锂材料的克容量的情况下，通过提高材料的压实密度，可提升钛酸锂电池的体积能量密度。现有提高钛酸锂材料的压实密度的方法主要包括：(1)通过加大钛酸锂的粒径提高压实密度，但过大的粒径会延长锂离子扩散距离，导致倍率性变差；(2)当前大部分的商用钛酸锂为纳米级的一次颗粒，通过对钛酸锂材料进行二次造粒提高压实密度，但二次造粒的粒径分布较窄，材料堆积时会形成较多的孔隙，影响压实密度的提升；(3)通过混合大小颗粒的钛酸锂材料提高压实密度。但钛酸锂材料粗糙度高，较难获得更高的压实密度。

3、因此，有效提高钛酸锂材料的压实密度有待进一步改善。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种复合材料及其制备方法、电池，旨在改善现有电池的库伦效率较低的问题。

2、本申请实施例是这样实现的，一种复合材料，包括：钛酸锂颗粒，以及包覆所述钛酸锂颗粒的硼层。

3、可选地，在本申请的一些实施例中，所述硼层对所述钛酸锂颗粒的包覆率为50％～90％。

4、可选地，在本申请的一些实施例中，所述钛酸锂颗粒的平均粒径为3μm～12μm；和/或

5、所述硼层的材料包括氧化硼；和/或

6、所述硼层的厚度为5nm～100nm；和/或

7、所述钛酸锂颗粒和所述硼层的质量比为100：(1～5)。

8、相应地，本申请实施例还提供一种复合材料的制备方法，用于制备上述复合材料，包括：

9、提供钛源和锂源，混合，得到第一中间体；

10、对所述第一中间体进行第一煅烧，得到钛酸锂；

11、提供含硼化合物，将所述含硼化合物与所述钛酸锂混合，得到第二中间体；

12、对所述第二中间体进行第二煅烧，得到复合材料。

13、可选地，在本申请的一些实施例中，所述钛源包括二氧化钛、氢氧化钛、偏钛酸中的一种或几种；和/或

14、所述锂源包括草酸锂、硝酸锂、醋酸锂、氢氧化锂及其水合物中的一种或几种；和/或

15、所述含硼化合物包括氧化硼、硼酸中的一种或几种。

16、可选地，在本申请的一些实施例中，所述钛源为钛源颗粒，所述钛源颗粒的平均粒径为2μm～20μm；和/或

17、所述含硼化合物为含硼化合物颗粒，所述含硼化合物颗粒的平均粒径为30nm～80nm；和/或

18、所述钛源和所述锂源的摩尔比为(0.8～1.5):1；和/或

19、所述钛酸锂和所述含硼化合物的质量比为100：(1～5)。

20、可选地，在本申请的一些实施例中，所述钛源和所述锂源混合包括：提供第一分散剂，将所述第一分散剂和所述钛源、所述锂源混合，进行第一研磨；和/或

21、所述钛酸锂和所述含硼化合物混合包括：提供第二分散剂，将所述第二分散剂和所述钛酸锂、所述含硼化合物混合，进行第二研磨。

22、可选地，在本申请的一些实施例中，所述钛源和所述锂源的质量和与所述第一分散剂的质量比为(1～3):10；和/或

23、所述钛酸锂和所述含硼化合物的质量和与所述第二分散剂的质量比为(0.5～1):10；和/或

24、所述第一研磨的转速为500r/min～2500r/min；和/或

25、所述第一研磨的时间为4h～48h；和/或

26、所述第二研磨的转速为2500r/min～5000r/min；和/或

27、所述第二研磨的时间为1.5h～6h。

28、可选地，在本申请的一些实施例中，所述第一研磨后，还包括第一喷雾干燥；所述第一喷雾干燥的进口温度为200℃～700℃，出口温度为80℃～200℃；和/或

29、所述第二研磨后还包括第二喷雾干燥；所述第二喷雾干燥的进口温度为200℃～700℃，出口温度为80℃～200℃。

30、可选地，在本申请的一些实施例中，所述第一煅烧在有氧气氛下进行；和/或

31、所述第二煅烧在有氧气氛或惰性气氛下进行；和/或

32、所述第一煅烧的温度为500℃～1500℃；和/或

33、所述第一煅烧的时间为2h～20h；和/或

34、所述第二煅烧的温度为500℃～1500℃；和/或

35、所述第二煅烧的时间为2h～20h。

36、相应的，本申请实施例还提供一种电池，包括正极、负极，所述正极、负极中的一种或几种的材料包括上述复合材料。

37、本申请提供的复合材料，包括钛酸锂颗粒及包覆所述钛酸锂颗粒的硼层，所述硼层具有润滑性，有利于所述钛酸锂紧密堆积，获得高压实的效果；且所述硼层包覆所述钛酸锂颗粒，复合材料不易发生破碎现象，有利于复合材料保持稳定的结构，从而提高复合材料导电的一致性。

技术特征：

1.一种复合材料，其特征在于，包括：钛酸锂颗粒，以及包覆所述钛酸锂颗粒的硼层。

2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述硼层对所述钛酸锂颗粒的包覆率为50％～90％。

3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，

4.一种复合材料的制备方法，用于制备如权利要求1至3任一项所述的复合材料，其特征在于，包括：

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述钛源包括二氧化钛、氢氧化钛、偏钛酸中的一种或几种；和/或

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，

10.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，

11.一种电池，其特征在于，包括正极、负极，所述正极、负极中的一种或几种的材料包括如权利要求1至3任一项所述的复合材料。

技术总结
本申请公开了一种复合材料及其制备方法、电池，涉及电池材料技术领域。复合材料包括：钛酸锂颗粒，以及包覆钛酸锂颗粒的硼层。本申请提供的复合材料，包括钛酸锂颗粒及包覆钛酸锂颗粒的硼层，硼层具有润滑性，有利于钛酸锂紧密堆积，获得高压实的效果；且硼层包覆所述钛酸锂颗粒，复合材料不易发生破碎现象，有利于复合材料保持稳定的结构，从而提高复合材料导电的一致性。

技术研发人员：蒋世用,钟宽,李倩倩,詹世英
受保护的技术使用者：格力钛新能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15