圖3、實(shí)施例1所得的鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰的電化學(xué)性能圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但并不限制本發(fā)明。
[0017]電池的制備與電化學(xué)性能的測(cè)試方法
(I)、電池負(fù)極片的制備將獲得的鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰、導(dǎo)電碳粉、有機(jī)粘結(jié)劑聚偏四氟乙烯(PVDF)按照質(zhì)量比計(jì)算，即鋰離子電池負(fù)極材料鈷鉻鈦酸鋰:導(dǎo)電碳粉:有機(jī)粘結(jié)劑聚偏四氟乙烯為80:10:10的比例進(jìn)行混合，充分?jǐn)嚢韬笮纬蓾{料，涂覆于鋁箔表面，烘干后，多次軋制，獲得電池負(fù)極片；
(2)、電池組裝與性能測(cè)試
使用2016型半電池評(píng)估獲得鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰的電化學(xué)性會(huì)K ;
即將軋制好的電池負(fù)極片沖壓成為直徑12毫米的圓片，準(zhǔn)確稱量其質(zhì)量后，根據(jù)配方組成計(jì)算出極片中的鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰的質(zhì)量，使用直徑19mm的聚微孔丙烯隔膜，使用直徑15mm的金屬鋰片作為正極，在德國布勞恩手套箱中組裝為可測(cè)試的紐扣電池；
組裝后所得的紐扣電池的比容量測(cè)試使用武漢藍(lán)電公司電池測(cè)試儀(Land2000)進(jìn)行。在0.5C條件下進(jìn)行多次循環(huán)測(cè)試。
[0018]實(shí)施例1
一種鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰的合成方法，合成過程中使用的原料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，其組成及含量如下:
二氧化鈦82份
去離子水400份
三氧化二鉻19.2份
一氧化鈷22.8份
氫氧化鋰33份；
其合成方法具體包括如下步驟:
(1)、將82份二氧化鈦加入到1/2總量即200份的去離子水中，得到二氧化鈦懸浮液； 將19.2份三氧化二鉻和22.8份一氧化鈷依次加入到上述所得的二氧化鈦懸浮液中進(jìn)行混合，得到混合液；
然后將得到的混合液倒入球磨機(jī)中邊攪拌邊球磨，控制顆粒D50尺寸為300nm，得到漿料；
(2)、將33份氫氧化鋰溶解在剩余的200份的去離子水中得到氫氧化鋰水溶液，將所得氫氧化鋰水溶液加入到步驟(I)的球磨機(jī)的漿料中，繼續(xù)進(jìn)行球磨lh，得到灰色漿料；
(3)、將步驟(2)所得的灰色漿料控制攪拌速度為100r/min，進(jìn)風(fēng)溫度為165°C下進(jìn)行噴霧干燥，得到前驅(qū)體粉料；
(4)、在混有還原性氣體的惰性氣體氣氛下，將步驟(3)所得的前驅(qū)體粉料控制溫度為700-900 °C進(jìn)行煅燒4h，即得鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰，即Co/Li3Ti4CoCrO12;
所述的混有還原性氣體的惰性氣體中，還原性氣體為氫氣，按體積百分比計(jì)算，其濃度為5%，惰性氣體為氬氣。
[0019]上述所得的鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰，通過X射線衍射儀(XRD，日本理學(xué)Rigaku)進(jìn)行檢測(cè)，所得的XRD圖如圖1所示，從圖1中可以看出該XRD圖中所有的衍射峰都可以標(biāo)定為鈷鉻鈦酸鋰和金屬鈷的衍射峰，即沒有其他物質(zhì)的峰位出現(xiàn)，鈷鉻鈦酸鋰的衍射峰與文獻(xiàn)中鎳鉻鈦酸鋰的衍射峰相似(Li3Ti4NiMnO12 and Li3Ti4NiCrO12: Newsubstituted lithium titanium oxides，Solid State Sciences, 22 (2013) 65-70)，由此表明上述所得的最終物質(zhì)為鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰。
[0020]使用掃描電鏡(SEM，日本電子6700F)對(duì)上述所得的鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰在3.0OK和30.0k倍率下分別進(jìn)行掃描，所得的SEM圖分別如圖2a和圖2b所示，從圖2a中可以看出鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰的整體形貌，呈現(xiàn)為球形的二次顆粒，粒徑在10-20微米。從圖2b中可以看出鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰的二次顆粒由更小的納米顆粒(即一次粒子)構(gòu)成，該納米顆粒的尺寸在100—200nm。球形顆粒之間存在一定的空隙，納米空隙作為電解液與材料交換鋰離子的毛細(xì)通道，有利于鋰離子的嵌入和脫出，從而表明了鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰顆粒尺寸的納米化可以提高該鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰的電化學(xué)性能。
[0021]將上述所得的鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰，使用半電池方法組裝成紐扣式2016電池，在0.5C倍率下測(cè)試，所得的電化學(xué)性能圖如圖3所示，從圖3中可以看出其平均放電比容量為151.2 mAh/g，接近材料的理論容量(155.3mAh/g)，其首次放電比容量為151.9mAh/g，首次充電比容量為149.1mAh/g，首次庫倫效率為98.2%，放電中值電壓為
1.50V。20次循環(huán)后，充電比容量為148.4mAh/g，性能衰減微弱。
[0022]上述結(jié)果表明，本發(fā)明所得的鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰材料具有良好的電化學(xué)特性和循環(huán)穩(wěn)定性能，有望在儲(chǔ)能電池領(lǐng)域應(yīng)用。
[0023]實(shí)施例2
一種鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰的合成方法，合成過程中使用的原料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，其組成及含量如下:
二氧化鈦82份
去離子水400份
三氧化二鉻21.1份
一氧化鈷20.4份
氫氧化鋰33份；
其合成方法具體包括如下步驟:
(1)、將82份二氧化鈦加入到1/2總量即200份的去離子水中，得到二氧化鈦懸浮液； 將21.1份三氧化二鉻和20.4份一氧化鈷依次加入到二氧化鈦懸浮液中進(jìn)行混合，得到混合液，然后將得到的混合液倒入球磨機(jī)中邊攪拌邊球磨，控制顆粒D50尺寸為320nm，得到漿料；
(2)、將33份氫氧化鋰溶解在200份去離子水中得到氫氧化鋰水溶液，將所得氫氧化鋰水溶液加入到步驟(I)的球磨機(jī)的漿料中，繼續(xù)進(jìn)行球磨lh，得到灰色漿料；
(3)、將步驟(2)所得的灰色漿料控制攪速度為100r/min，進(jìn)風(fēng)溫度為165°C下進(jìn)行噴霧干燥，得到前驅(qū)體粉料；
(4)、在混有還原性氣體的惰性氣體氣氛下，將步驟(3)所得的前驅(qū)體粉料控制溫度為700°C進(jìn)行煅燒4h，即得鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰，即Co/Li3Ti4CoCr012;
所述的混有還原性氣體的惰性氣體中，還原性氣體為氫氣，按體積百分比計(jì)算，其濃度為3%，惰性氣體為氬氣。
[0024]上述所得的鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰，通過X射線衍射儀(XRD，日本理學(xué)Rigaku)進(jìn)行檢測(cè)，所得的XRD圖與圖1結(jié)果相似，XRD圖中所有的衍射峰都可以標(biāo)定為鈷鉻鈦酸鋰和金屬鈷的衍射峰，即沒有其他物質(zhì)的峰位出現(xiàn)，由此表明上述所得的最終物為鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰。
[0025]上述所得的鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰，使用掃描電鏡(SEM，日本電子6700F)進(jìn)行形貌檢測(cè)，所得的SEM觀察結(jié)果也和圖2結(jié)果類似，即所得的鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰呈現(xiàn)為球形的二次顆粒，粒徑在10-20微米。這些球形顆粒(二次顆粒)由更小的納米顆粒(一次粒子)構(gòu)成，該納米顆粒的尺寸在100—200nm。球形顆粒之間存在一定的空隙，納米孔隙作為電解液與材料交換鋰離子的毛細(xì)管道，有利于鋰離子的嵌入和嵌出，提高了鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰材料的電化學(xué)性能。
[0026]將上述所得的鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰，使用半電池方法組裝成紐扣式2016電池，在0.5C倍率下測(cè)試，其平均放電比容量為151.2mAh/g，接近材料的理論容量(155.3mAh/g)，其首次放電比容量為151.3mAh/g，首次充電比容量為148.3mAh/g，首次庫倫效率為98.0%，放電中值電壓為1.51V。20次循環(huán)后，充電比容量為147.6 mAh/g，性能衰減微弱。測(cè)試結(jié)果表明，上述合成方法所得的鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰具有良好的電化學(xué)特性和循環(huán)穩(wěn)定性能，有望在儲(chǔ)能電池領(lǐng)域應(yīng)用。
[0027]實(shí)施例3
一種鋰離子電池負(fù)極材料鈷包覆的鈷鉻鈦酸鋰的合成方法，合成過程中使用的原料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，其組成及含量如下:
二氧化鈦82份
去離子水400份
三氧化二鉻17.3份
一氧化鈷24.8份
氫氧化鋰33份；
其合成方法具體包括如下步驟:
(1)、將82份二氧化鈦加入到1/2總量即200份的去離子水中，得到二氧化鈦懸浮液； 將17.3份三氧化二鉻和24.8份一氧化鈷依次加入到二氧化鈦懸浮液中進(jìn)行混合，得到混合液；
然后將得到的混合液倒入球磨機(jī)中邊攪拌邊球磨，控制顆粒D50尺寸為340nm，得到漿料；
(2)、將33份氫氧化鋰溶解在200份去離子水中得到氫氧化鋰水溶液，將所得氫氧化鋰水溶液加入到步驟(I)的球磨機(jī)的漿料中，繼續(xù)進(jìn)行球磨lh，得到灰色漿料；
(3)、將步驟(2)所得的灰色漿料控制攪拌速度為100r/min，進(jìn)風(fēng)溫度為165°C下進(jìn)行噴霧干燥，得到前驅(qū)體粉料；