[發明專利]含金紅石異相二氧化鈦合成鈦酸鋰的方法

在審

• 申請號: 201811126060.2
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN108946799A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 杜顯振;孟博
• 申請（專利權）人: 山東精工電子科技有限公司
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00;H01M4/485
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 崔振旺

本發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鋯球砂磨，砂磨時間為2?4小時，獲得鈦酸鋰前驅體漿料；干燥：將上述鈦酸鋰前驅體漿料轉移入水浴干燥器中進行80?90℃水浴干燥，干燥時間4?6小時；高溫處理：干燥研磨后物料需要進行兩段高溫燒結處理，前段燒結是將干燥研磨后前驅體物料，在550℃?650℃處理；后段燒結為：將冷卻后物料初步粉碎過150目篩網，然后進行600℃持續3h燒結，最后在730℃～750℃連續燒結12h。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池生產工藝領域，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

當前，鋰電新能源產業發展迅速，在國家大力推廣下，高能量密度電池與大電流快速充放電池受到國家的大力倡導，鈦酸鋰材料由于其體積“零應變”、循環性能優越及環境友好等，而被更多的應用在倍率電池研發方面，同時在最新的鈉離子電池研究方面，鈦酸鋰材料也被證實具有鈉離子儲存效應。

鈦酸鋰材料的主要合成原料為二氧化鈦和鋰鹽，常見型號主要要銳鈦礦結構和金紅石結構，在以二氧化鈦作為鈦酸鋰電池材料反應原料時，銳鈦礦結構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，江蘇特豐新材料科技有限公司及中信國安盟固利動力科技優先公司已經對鈦酸鋰材料的制備做了大量研究和知識產權保護，

中信國安盟固利公司：專利《鈦酸鋰工業合成方法201010236451.7》將鋰鹽和二氧化鈦分別用有機溶劑預處理；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體；將前驅體放入馬弗爐加熱處理,加熱溫度500-700℃,加熱時間1-12小時;自然冷卻至室溫即獲得鈦酸鋰材料。《高振實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納米微球進行熱處理后與鋰鹽混合，經高溫處理得到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水乙醇預處理；再將處理過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體；然后將前驅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，如銀隆新能源股份有限公司，也對鈦酸鋰專利進行了相關布局，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熱至一定溫度，引發坯體燃燒，最后生成鈦酸鋰材料。專利《一種鈦酸鋰復合材料及其制備方法、負極片及鋰離子電池201711145359.8》通過以下步驟進行了材料制備：1)制備二氧化釕/二氧化鈦復合物；2)以二氧化釕/二氧化鈦復合物、鋰源為原料，制備出鈦酸鋰復合材料。

在上述諸多專利中，申請人都集中在了對鋰源和鈦源比例、氧化劑、助溶劑及噴霧造粒物料形態等方面的研究，而沒有切實的關注二氧化鈦實際生產過程中存在的問題及對鈦酸鋰的性能影響；常規的二氧化鈦(鈦白粉)生產廠家，實際生產過程常存在少量的金紅石相混入或者生長在在銳鈦礦二氧化鈦中，而鑒于金紅石相與銳鈦型結構的不同，這樣的情形常使獲得的鈦酸鋰負極材料電化學性能大大折扣，本專利通過對目前國內工業生產型銳鈦礦二氧化鈦出發，解決了含少量金紅石結構的銳鈦型二氧化鈦在鈦酸鋰合成中問題，獲得了良好效果，為工業生產制備鈦酸鋰負極材料提供必要的技術支撐。

發明內容