[發明專利]一種包覆型鈦氧化合物的制備方法

有效

• 申請號: 201410308652.1
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104078655A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 徐寧;宋英杰;伏萍萍;吳孟濤
• 申請（專利權）人: 天津巴莫科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王曉紅

技術領域

本發明涉及鋰離子二次電池負極材料領域，尤其涉及一種包覆型鈦氧化合物(H₂Ti₆O₁₃/Mg_{(0.01～0.05)})的制備方法。

背景技術

在動力電池負極材料領域，鈦酸鋰被認為是最有發展前景的材料。由于鈦酸鋰的晶胞體積在充放電過程中幾乎不發生變化，故有“零應變”材料之稱。鈦酸鋰電池容量衰減很慢，壽命明顯高于碳負極材料，此外，鈦酸鋰電池還可以進行平穩的、高倍率的充放電，性能非常優越。在鈦酸鋰電池剛剛問世的時候，就有專家認為其將給電動車行業帶來革命性變革。但鈦酸鋰材料也存在著自身的缺陷—比容量較低，理論容量僅為175mAh/g，明顯低于石墨負極的372mAh/g，影響了其在動力電池中的應用。

鈦氧化合物材料(H₂Ti₆O₁₃)和鈦酸鋰材料(Li₄Ti₁₂O₂₅)相比具有類似的優點，同時比容量提高了20％，是動力型鋰離子電池理想的負極材料，未來具有廣闊的市場前景。但由于Ti-O鍵的存在會導致電解液中的碳酸酯溶劑分解，產生脹氣，影響了其實際應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種比容量高、循環性能好，且工藝簡單的包覆型鈦氧化合物的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種包覆型鈦氧化合物的制備方法，包括以下步驟：

1)稱取M鹽、鈦酸丁酯和去離子水，其中M元素和鈦元素的摩爾比為2:3，去離子水質量：(M鹽質量+鈦酸丁酯質量)＝3:1，所述M鹽為鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽中的一種；將稱取好的物料加入高速混合機中混合均勻后噴霧干燥；得到的物料在馬弗爐中，800～900℃下進行一次焙燒，焙燒時間為8～24h；

2)將步驟1)中得到的物料加入到[H⁺]為1～3mol/L的酸溶液中，溶液溫度加熱到60～90℃，反應時間為24～120h；得到的物料在馬弗爐中230～270℃進行二次焙燒，焙燒時間為8～24h；

3)將步驟2)得到的物料和鎂元素占步驟2)得到的物料物質的量1～5％的鎂鹽加入到高速混合機中混合均勻；在馬弗爐中300～330℃進行三次焙燒，焙燒時間為8～24h，即得到最終的產品。

所述鋰鹽為碳酸鋰、鈉鹽為碳酸鈉、鉀鹽為碳酸鉀。

所述酸溶液為鹽酸或硫酸。

所述鎂鹽為碳酸鎂或氫氧化鎂。

得到的最終產品包覆型鈦氧化合物的分子式為H₂Ti₆O₁₃/Mg_{(0.01～0.05)}。

本發明的有益效果是：產品比容量高、循環性能好，且工藝簡單，具有較高的應用價值。

附圖說明

圖1是實施例1制得的包覆型鈦氧化合物負極材料的物相(XRD)圖；

圖2是實施例1制備的包覆型鈦氧化合物負極材料在電子顯微鏡下的形貌(SEM)圖；

圖3是實施例1制備的包覆型鈦氧化合物負極材料扣式電池充放電曲線；

圖4是實施例1制備的包覆型鈦氧化合物負極材料實效電池循環壽命曲線。

具體實施方式

本發明的包覆型鈦氧化合物的制備方法，包括以下步驟：

1)稱取M鹽、鈦酸丁酯和去離子水，其中M元素和鈦元素的摩爾比為2:3，去離子水質量：(M鹽質量+鈦酸丁酯質量)＝3:1，所述M鹽為鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽中的一種；將稱取好的物料加入高速混合機中混合均勻后噴霧干燥；得到的物料在馬弗爐中，800～900℃下進行一次焙燒，焙燒時間為8～24h；

2)將步驟1)中得到的物料加入到[H⁺]為1～3mol/L的酸溶液中，溶液溫度加熱到60～90℃，反應時間為24～120h；得到的物料在馬弗爐中230～270℃進行二次焙燒，焙燒時間為8～24h；

3)將步驟2)得到的物料和鎂元素占步驟2)得到的物料物質的量1～5％的鎂鹽加入到高速混合機中混合均勻；在馬弗爐中300～330℃進行三次焙燒，焙燒時間為8～24h，即得到最終的產品。

所述鋰鹽為碳酸鋰、鈉鹽為碳酸鈉、鉀鹽為碳酸鉀。

所述酸溶液為鹽酸或硫酸。

所述鎂鹽為碳酸鎂或氫氧化鎂。