[發明專利]在熔鹽中電修飾鈦酸鋰的方法

有效

• 申請號: 201811399129.9
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109440128B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 孟偉巍;閆蓓蕾
• 申請（專利權）人: 成都先進金屬材料產業技術研究院有限公司
• 主分類號: C25B1/14
• 分類號: C25B1/14
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 張小麗;梁鑫

本發明屬于化學電源中鋰離子電池負極材料領域，具體涉及在熔鹽中電修飾鈦酸鋰的方法。本發明所要解決的技術問題是提供在熔鹽中電修飾鈦酸鋰的方法，其特征在于：包括以下步驟：a、將TiO₂、Li₂CO₃、NaCl和KCl混勻后加入A坩堝中；b、在B坩堝中加入熔鹽，將A坩堝放入B坩堝中，然后在800～850℃焙燒；c、焙燒結束后，保持溫度不變，采用導電材料將A坩堝與步驟b的熔鹽連接起來，通電電解，電解結束后得到自摻雜Ti³⁺的鈦酸鋰。本發明方法能夠改變鈦酸鋰形貌和提高鈦酸鋰電池的均勻性。

技術領域

本發明屬于化學電源中鋰離子電池負極材料領域，具體涉及在熔鹽中電修飾鈦酸鋰的方法。

背景技術

熔鹽合成方法，以堿金屬鹽、堿土金屬鹵化物鹽、硝酸鹽等作為反應介質，高溫條件溫度達到熔鹽熔點后呈液相熔融態，具有液相離子液體反應特性，且合成工藝簡單，介于固相與液相之間的合成方法，兼具液相與固相合成方法優點。高溫反應結束后，冷卻至室溫，使用蒸餾水去除可以循環利用的熔鹽介質，得到目標合成產物。使用熔鹽法合成鈦酸鋰，在高溫反應過程中，鈦源與鋰源可以實現分子尺度混合，分子尺度的反應，彌補純固相反應的缺點，合成反應完成后，生成的鈦酸鋰顆粒分散在熔融狀態的熔鹽中，抑制了其顆粒的二次長大和顆粒間的團聚，能夠合成分散性優良的微米級鈦酸鋰顆粒。

Ti³⁺自摻雜修飾，能夠減小鈦酸鋰能帶，從而賦予鈦酸鋰更好的電化學性能。現有技術Ti³⁺修飾鈦酸鋰各有優缺點。例如將鈦酸鋰材料放在管式爐中，在700-850℃高溫條件，用還原性氣體對其進行還原，能夠在鈦酸鋰顆粒表面形成Ti³⁺自摻雜修飾。但是該方法只能夠在鈦酸鋰顆粒表面形成Ti³⁺修飾，提高其電子電導率，而不能改變其微觀形貌，從而提高其離子傳輸速度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供在熔鹽中電修飾鈦酸鋰的方法。該方法包括以下步驟：

a、將TiO₂、Li₂CO₃、NaCl和KCl混勻后加入A坩堝中；

b、在B坩堝中加入熔鹽，將A坩堝放入B坩堝中，然后在800～850℃焙燒；

c、焙燒結束后，保持溫度不變，采用導電材料將A坩堝與步驟b的熔鹽連接起來，通電電解，電解結束后得到自摻雜Ti³⁺的鈦酸鋰。所述步驟b的熔鹽即為B坩堝中的熔鹽。

具體的，上述在熔鹽中電修飾鈦酸鋰的方法步驟a中，所述TiO₂中Ti與Li₂CO₃中鋰的摩爾比為5﹕4.5。

具體的，上述在熔鹽中電修飾鈦酸鋰的方法步驟a中，所述NaCl、KCl的摩爾比為1﹕1。

進一步的，上述在熔鹽中電修飾鈦酸鋰的方法步驟a中，NaCl和KCl加入量是TiO₂和Li₂CO₃總質量的2～5倍。

具體的，上述在熔鹽中電修飾鈦酸鋰的方法步驟a中，所述A坩堝為石墨坩堝、氧化鋁坩堝或鉬坩堝中任意一種。

具體的，上述在熔鹽中電修飾鈦酸鋰的方法步驟b中，所述熔鹽為氯化鈉-氯化鉀或硝酸鈉-硝酸鉀。

進一步的，上述在熔鹽中電修飾鈦酸鋰的方法步驟b中，氯化鈉-氯化鉀的摩爾比為1﹕1，硝酸鈉-硝酸鉀的摩爾比為1﹕1。

具體的，上述在熔鹽中電修飾鈦酸鋰的方法步驟b中，所述B坩堝為剛玉坩堝或石墨坩堝。

具體的，上述在熔鹽中電修飾鈦酸鋰的方法步驟b中，所述焙燒時間為4～6h。