[發(fā)明專利]含金紅石異相二氧化鈦合成鈦酸鋰的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811126060.2
• 申請(qǐng)日: 2018-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN108946799A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜顯振;孟博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東精工電子科技有限公司
• 主分類號(hào): C01G23/00
• 分類號(hào): C01G23/00;H01M4/485
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 崔振旺

本發(fā)明是一種含金紅石異相二氧化鈦合成鈦酸鋰的方法。采用的技術(shù)方案：包括以下步驟：混料：取含金紅石異相二氧化鈦與碳酸鋰按照1:0.37?0.40質(zhì)量比配料，加入蒸餾水中，加入聚乙二醇，再將上述混合物料經(jīng)鋯球砂磨，砂磨時(shí)間為2?4小時(shí)，獲得鈦酸鋰前驅(qū)體漿料；干燥：將上述鈦酸鋰前驅(qū)體漿料轉(zhuǎn)移入水浴干燥器中進(jìn)行80?90℃水浴干燥，干燥時(shí)間4?6小時(shí)；高溫處理：干燥研磨后物料需要進(jìn)行兩段高溫?zé)Y(jié)處理，前段燒結(jié)是將干燥研磨后前驅(qū)體物料，在550℃?650℃處理；后段燒結(jié)為：將冷卻后物料初步粉碎過(guò)150目篩網(wǎng)，然后進(jìn)行600℃持續(xù)3h燒結(jié)，最后在730℃～750℃連續(xù)燒結(jié)12h。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池生產(chǎn)工藝領(lǐng)域，具體是一種含金紅石異相二氧化鈦合成鈦酸鋰的方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前，鋰電新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在國(guó)家大力推廣下，高能量密度電池與大電流快速充放電池受到國(guó)家的大力倡導(dǎo)，鈦酸鋰材料由于其體積“零應(yīng)變”、循環(huán)性能優(yōu)越及環(huán)境友好等，而被更多的應(yīng)用在倍率電池研發(fā)方面，同時(shí)在最新的鈉離子電池研究方面，鈦酸鋰材料也被證實(shí)具有鈉離子儲(chǔ)存效應(yīng)。

鈦酸鋰材料的主要合成原料為二氧化鈦和鋰鹽，常見型號(hào)主要要銳鈦礦結(jié)構(gòu)和金紅石結(jié)構(gòu)，在以二氧化鈦?zhàn)鳛殁佀徜囯姵夭牧戏磻?yīng)原料時(shí)，銳鈦礦結(jié)構(gòu)則被證明更適合鈦酸鋰材料的制備。作為鈦酸鋰及二氧化鈦等材料的早期制備企業(yè)，江蘇特豐新材料科技有限公司及中信國(guó)安盟固利動(dòng)力科技優(yōu)先公司已經(jīng)對(duì)鈦酸鋰材料的制備做了大量研究和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，

中信國(guó)安盟固利公司：專利《鈦酸鋰工業(yè)合成方法201010236451.7》將鋰鹽和二氧化鈦分別用有機(jī)溶劑預(yù)處理；按鋰鈦摩爾比為0.7-0.9的比例配料并以分散方式混料分散后得前驅(qū)體；將前驅(qū)體放入馬弗爐加熱處理,加熱溫度500-700℃,加熱時(shí)間1-12小時(shí);自然冷卻至室溫即獲得鈦酸鋰材料。《高振實(shí)密度的鈦酸鋰材料制備方法201210334372.9》將鋰源、鈦源、助熔劑與分散劑按一定比例球磨混料，干燥后低溫預(yù)燒，冷卻后高溫煅燒生成鈦酸鋰。《一種合成鈦酸鋰納米微球的制備方法201210359963.1》將二氧化鈦與水或有機(jī)溶劑混合，采用噴霧造粒后得到TiO2納米微球，將所得TiO2納米微球進(jìn)行熱處理后與鋰鹽混合，經(jīng)高溫處理得到Li4Ti5O12納米微球。

江蘇特豐新材料科技有限公司的專利：《一種鈦酸鋰的合成制備方法201710477521.X》將碳酸鋰和二氧化鈦分別用無(wú)水乙醇預(yù)處理；再將處理過(guò)的碳酸鋰和二氧化鈦按鋰鈦摩爾比為0.5-1.2的比例配料并以分散方式混料分散后得前驅(qū)體；然后將前驅(qū)體放入箱式爐加熱處理，加熱溫度600℃冷卻后生成鈦酸鋰。《一種高容量鈦酸鋰材料制備方法201710526344.X》：將鋰源、鈦源、助熔劑與分散劑按一定比例球磨混料，干燥后低溫預(yù)燒，冷卻后高溫煅燒生成鈦酸鋰。

即便是在鈦酸鋰的主要客戶企業(yè)，如銀隆新能源股份有限公司，也對(duì)鈦酸鋰專利進(jìn)行了相關(guān)布局，專利《鈦酸鋰的制備方法201610592460.7》將氧化鈦包覆的鋰鹽、燃燒劑、氧化劑按照摩爾比Ti:燃燒劑：氧化劑為1:(1.34～4.5):(1.34～4.5)混合均勻后壓制成坯體，將所述坯體置于空氣中以一定的升溫速率預(yù)熱至一定溫度，引發(fā)坯體燃燒，最后生成鈦酸鋰材料。專利《一種鈦酸鋰復(fù)合材料及其制備方法、負(fù)極片及鋰離子電池201711145359.8》通過(guò)以下步驟進(jìn)行了材料制備：1)制備二氧化釕/二氧化鈦復(fù)合物；2)以二氧化釕/二氧化鈦復(fù)合物、鋰源為原料，制備出鈦酸鋰復(fù)合材料。

在上述諸多專利中，申請(qǐng)人都集中在了對(duì)鋰源和鈦源比例、氧化劑、助溶劑及噴霧造粒物料形態(tài)等方面的研究，而沒(méi)有切實(shí)的關(guān)注二氧化鈦實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題及對(duì)鈦酸鋰的性能影響；常規(guī)的二氧化鈦(鈦白粉)生產(chǎn)廠家，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程常存在少量的金紅石相混入或者生長(zhǎng)在在銳鈦礦二氧化鈦中，而鑒于金紅石相與銳鈦型結(jié)構(gòu)的不同，這樣的情形常使獲得的鈦酸鋰負(fù)極材料電化學(xué)性能大大折扣，本專利通過(guò)對(duì)目前國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)型銳鈦礦二氧化鈦出發(fā)，解決了含少量金紅石結(jié)構(gòu)的銳鈦型二氧化鈦在鈦酸鋰合成中問(wèn)題，獲得了良好效果，為工業(yè)生產(chǎn)制備鈦酸鋰負(fù)極材料提供必要的技術(shù)支撐。

發(fā)明內(nèi)容