[發明專利]一種一鍋合成LiEuTiO4

有效

• 申請號: 201810800335.X
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN108975388B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 童東革;魏大;唐奇娟
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00;H01M4/485;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種一鍋法合成LiEuTiO₄鋰離子電池陽極材料的方法。通過該方法合成的LiEuTiO₄鋰離子電池陽極材料，比采用先前報道的分步合成的方法制備的LiEuTiO₄陽極材料具有更好的電化學性能。本發明技術極大的優化了以前所報導的分步合成技術，使得該材料的合成時間和人工成本獲得較大程度的降低，使得該材料在未來的工業化和商業化進程中更加有利，具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池陽極材料技術領域，尤其涉及到一種一鍋合成LiEuTiO₄鋰離子電池陽極材料的方法。

背景技術

隨著煤、石油、天然氣這三大主要能源儲量日益減少，以及由此引發的一系列環境問題得到越來越多的關注，人們意識到要保持人類的可持續發展，能源和環境是進入21世紀必須面對的兩個嚴峻問題，而開發清潔可再生的新能源，如電化學儲能和氫能等，將成為世界經濟中最具決定性影響的技術領域之一。所以，儲能材料成了目前研究的熱點。

在電化學儲能中，鋰離子電池具有高電壓、高容量和高能量的優點，且循環壽命長、安全性能好，使其在便攜式電子設備、電動汽車、空間技術、國防工業等多方面具有廣闊的應用前景，成為近幾年廣為關注的研究熱點，被認為是最有發展前景的儲能裝置。

目前市面上的鋰離子電池負極材料石墨，由于其較低的嵌入電位（約0.1V），很容易造成負極區域的鋰枝晶問題，從而導致安全問題。最近研究發現，Li₄Ti₅O₁₂作為負極材料擁有較高的嵌入電位，不易造成鋰枝晶問題，但是由于其高的嵌入電位導致電池的能量密度的降低，從而影響電池的能量密度。

最近有研究發現鋰離子電池陽極材料LiEuTiO₄的嵌入電位較低，約為0.8V，該電位足以避免鋰枝晶的形成導致的電池安全問題，同時也能保證鋰電池的能量密度增大。盡管LiEuTiO₄材料的性能十分不錯，但是目前報道的制備該材料的方法都較為復雜，該材料通常通過鋰離子與NaEuTiO₄中的鈉離子交換，通過多步合成獲得，制備步驟繁冗，制備成本很高。這樣使得該材料的工業應用成本較高，從而商業化困難。本文采用一鍋法合成該材料，降低了制造成本，使得其商業化更加有利。

發明內容

本發明采用液相等離子體技術（SPT），使用具有自主知識產權的液相等離子體反應器（實用新型專利：201420301030.1），通過一鍋法合成LiEuTiO₄。在本發明專利以下說明中，通過一鍋法合成的LiEuTiO₄簡稱為：OSR-LiEuTiO₄;按照以前報道方法多步制備的LiEuTiO₄簡稱為：MSR-LiEuTiO₄。本發明所制備的OSR-LiEuTiO₄顯示出較好的電化學性能。當在0.01-3V電壓范圍內以0.1Ag^-1循環時，其首次放電容量為237.3mAhg^-1，并且在100次循環后具有良好的容量保持率97.0％。此外，它在5 Ag^-1時具有156.2 mAhg^-1的高比容量。

本發明采用如下的技術方案：

（1）將LiCl，EuCl₃和二(2-羥基丙酸)二氫氧化二銨合鈦（TALH）混合并溶解在氯化1-丁基-3-甲基咪唑（[BMIM]Cl）的離子液體中，轉入液相等離子體反應器中;

（2）將O₂通入溶液中；

（3）進行液相等離子體反應30分鐘，同時劇烈攪拌。液相等離子體反應器兩個電極之間的電場為750Vcm^-1;

（4）所得產物用去離子水反復洗滌;