[發明專利]一種純相磷酸鈦鋰正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201611213474.X
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106744776B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 劉黎;李敏;聶蘇;歐陽琰;謝建軍;王先友
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

本發明公開一種純相磷酸鈦鋰正極材料的制備方法，以丙酮和酒精混合溶液為溶劑，以鈦酸丁酯為鈦源，磷酸二氫銨為磷酸源，二水合乙酸鋰為鋰源制備得到純相磷酸鈦鋰，本發明制備的純相磷酸鈦鋰結晶度高，無其他雜質元素，粒子較小，更便于離子的嵌入和脫出，很好的改善了磷酸鈦鋰材料本身具有的離子遷移率低的特性，使其具有放電比容量高，倍率性能好，循環壽命長等優異的電化學性能。本發明所述的制備方法具有簡單易行，節約能源，重復性好，條件溫和等優點，為合成聚陰離子型的NASICON型化合物提供了新的制備方法。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料與電化學領域，具體涉及一種純相磷酸鈦鋰正極材料的制備方法。

背景技術

隨著科技不斷的發展，人們對能源需求量不斷加大，使得地球上的自然資源被嚴重開采、消耗。其中，不可再生能源已經被廣泛地應用到工業生產以及人們的日常生活中的各個領域，因而不僅造成了資源短缺、生態環境被嚴重破壞、并且引起了全球溫室效應現象。為了解決這些問題，發展清潔綠色環保的高效儲能系統成為當今世界的主要任務。而鋰離子電池因其具有的綠色環保、重量輕、容量高、體積小等優點被廣泛研究，而且它也被應用于日常生活中，如電子器件，電動汽車，混合型動力汽車等。由于其綠色無污染的特點，符合當今社會可持續發展的主題，因此引起大家廣泛的關注與研究。

磷酸鈦鋰材料作為鋰離子電池的正極材料具有合適的嵌鋰電位，穩定的充放電平臺，循環性較好的優點，并且由于其特殊的三維網狀結構，具有較大的空腔使離子能夠在晶體結構中進行快速的脫嵌，因此它作為鋰離子電池的正極材料被廣泛研究。但是由于其電導率和離子遷移率低的問題限制了它在電子產品和動力汽車等行業的大規模工業化生產。與金屬氧化物相比，它的電子電導率低，理論比容量低，離子擴散系數小。以前利用固相法，溶膠凝膠法，水熱法制備的純相磷酸鈦鋰材料無法克服其比容量衰減嚴重，電導率低，循環周期短等一系列問題。通常為了提高其電化學性能，普遍采用以下兩種方式：(1)碳包覆(2)金屬摻雜，而利用這兩種方法制備的磷酸鈦鋰材料雖然使它的電化學性能得以提升，但是制備工藝耗時費力，浪費資源，并且要做大量實驗來達到合適的碳包覆量。

然而，以前報道的大量文獻都針對于將純相磷酸鈦鋰材料進行各種改性來提高其電化學性能，存在著明顯的實驗周期長，能源浪費嚴重等問題。

發明內容

本發明針對磷酸鈦鋰離子遷移率、比容量低，導電能力差的問題，提供一種簡單的電化學性能優異的純相磷酸鈦鋰正極材料的制備方法。

本發明的技術方案為：

一種純相磷酸鈦鋰正極材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將丙酮與乙醇加入反應釜中，磁力攪拌充分混合得到均勻的混合溶液；

(2)將鈦酸丁酯滴入步驟(1)所得混合溶液中，攪拌10～20分鐘，得到淡黃色透明溶液；

(3)向步驟(2)得到的淡黃色透明溶液逐滴滴入去離子水，磁力攪拌2～4小時得到白色懸浮液；

(4)向步驟(3)所得白色懸浮液中加入磷酸二氫銨和二水合乙酸鋰，磁力攪拌下反應2～5小時得到白色懸浮液；

(5)將步驟(4)所得白色懸浮液置于高壓反應釜中，溫度控制在150～220℃，反應4小時以上；

(6)將步驟(5)得到的白色沉淀物和金黃色上清液攪拌均勻，然后加入無水乙醇，得到黃色懸浮液；

(7)將步驟(6)所得黃色懸浮液移入常壓反應器，60～100℃攪拌5小時以上，得到黃色前驅體；

(8)將步驟(7)所得黃色前驅體置于管式爐中煅燒，即得到磷酸鈦鋰。

進一步地，鈦酸丁酯、磷酸二氫銨和二水合乙酸鋰的摩爾比為1～4：2～5:1。

進一步地，丙酮與乙醇的體積比優選2～5：1，更優選為3：1。