CN102107906A - 一种钛酸锂材料的制备方法 - Google Patents
一种钛酸锂材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102107906A CN102107906A CN 201010614437 CN201010614437A CN102107906A CN 102107906 A CN102107906 A CN 102107906A CN 201010614437 CN201010614437 CN 201010614437 CN 201010614437 A CN201010614437 A CN 201010614437A CN 102107906 A CN102107906 A CN 102107906A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- lithium
- preparation
- lithium titanate
- under
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 35
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical class [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 20
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 51
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 26
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 13
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- QDZRBIRIPNZRSG-UHFFFAOYSA-N titanium nitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[Ti](O[N+]([O-])=O)(O[N+]([O-])=O)O[N+]([O-])=O QDZRBIRIPNZRSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 claims description 9
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 7
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 5
- YNQRWVCLAIUHHI-UHFFFAOYSA-L dilithium;oxalate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C(=O)C([O-])=O YNQRWVCLAIUHHI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910000349 titanium oxysulfate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 5
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 150000004702 methyl esters Chemical class 0.000 claims description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 3
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims description 3
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 3
- XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M lithium acetate Chemical compound [Li+].CC([O-])=O XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims description 3
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 2
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 2
- GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N beta-maltose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N 0.000 claims description 2
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920003987 resole Polymers 0.000 claims description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 abstract 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 abstract 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 abstract 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 5
- 239000011369 resultant mixture Substances 0.000 description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PNEFIWYZWIQKEK-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;lithium Chemical compound [Li].OC(O)=O PNEFIWYZWIQKEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- -1 lithium titanate Chemical class 0.000 description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 2
- 239000006245 Carbon black Super-P Substances 0.000 description 1
- 229910013553 LiNO Inorganic materials 0.000 description 1
- SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Li].[Mn].[Co].[Ni] SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZSKZXUDGLALTQ-UHFFFAOYSA-N [Li][C] Chemical compound [Li][C] YZSKZXUDGLALTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003836 solid-state method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
一种钛酸锂材料的制备方法，包括步骤：A、用去离子水配置十六烷基三甲基溴化铵饱和溶液，搅拌1～5h；在超声波场作用下加入钛化合物，超声15～45min，搅拌1～3h；在超声波场作用下加入氨水，超声15～45min，搅拌1～3h；抽滤，干燥，得到无定形TiO2；B、称取一定量锂化合物、步骤A制得的无定形TiO2以及碳化合物，混合并球磨2～10h，然后在氩气气氛下于700～1000℃烧结8～20h，冷却，球磨，即得到钛酸锂产物。该方法合成的钛酸锂具有颗粒细小、纯度高，用作电池负极材料比容量高、充放电效率高、循环性能好、安全性好等特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛酸锂材料的制备方法，尤其是一种钛酸锂电极材料的制备方法。
背景技术
能源与环境问题日益严峻，发展电动车无疑是未来社会发展的必然要求，也是符合绿色环保和节约能源的需求。风能、太阳能等新能源的大规模应用，对储能器件提出更高的要求，特别是对储能电池的使用寿命。
各种电子设备以及电动汽车、混合动力汽车快速发展，对为其提供能量的锂离子电池提出了更高要求，目前广泛使用的碳负极材料由于与电解液的反应活性较大，使得电池体系的安全性较差；另外，碳负极材料锂离子电池很难解决其快速充放电问题，不能满足电动车使用要求。
锂离子动力电池应用于电动汽车的主要障碍是电池的安全性、能量密度、功率密度以及高功率充放电循环性能得不到统一，而制约上述性能的关键因素是电池电极材料，目前所研究的锂离子动力电池通常以磷酸铁锂、镍钴锰锂三元材料、尖晶石锰酸锂为正极材料，碳为负极材料，尽管上述三种正极材料其本身的安全性较好，但是在电池滥用状态下电解液会与嵌锂碳负极发生剧烈的化学反应，放出大量的热，从而引起电池爆炸失控。因此以碳为负极的大容量高功率锂离子动力电池的安全性问题一直得不到有效解决，制约着其产业化的发展。所以如何解决锂离子动力电池的安全性问题已经成为困扰其产业化发展的根本性问题，也是阻碍电动汽车产业化的关键问题。
解决锂离子动力电池安全性问题的关键是用更安全、与电解液反应活性更小的负极材料替代碳负极材料。钛酸锂(Li4Ti5O12)作为一种新型负极材料具有诸多优点，如安全性好、使用寿命长、充放电效率高、结构稳定等，有潜力在锂离子动力电池领域得到广泛的使用。而钛酸锂目前主要问题是本征电子电导低，导电性较差，制约了其作为高倍率负极材料在锂离子动力电池中的应用。提高Li4Ti5O12高倍率性能的途径目前主要有下面三种：
制备纳米粒径Li4Ti5O12，主要通过溶胶-凝胶法制备，可以制备纳米级、颗粒分散均匀的钛酸锂颗粒，但工艺复杂，成本高；
用模板法制备多孔结构的Li4Ti5O12，可有效提高材料的导电性能与高倍率充放电性能；
提高Li4Ti5O12导电性，目前常用金属掺杂和碳包覆提高钛酸锂电极材料的功率性能。
目前工业化制备钛酸锂采用的方法是高温固相法，所用钛源主要为锐钛矿TiO2，合成方法为将锐钛矿TiO2和锂源(主要为Li2CO3、LiOH和LiNO3或者三者的混合)充分混合，烧结得到产物；而用无定形TiO2、金红石TiO2所制备的材料电化学性能较差。固相合成法虽然工艺简单、成本低，但大多数产品是微米级，并且粒径分布不均，高倍率性能差。
发明内容
本发明旨在提供一种钛酸锂材料的合成方法，该方法合成的钛酸锂具有颗粒细小、纯度高，用作电池负极材料比容量高、充放电效率高、循环性能好、安全性好等特性。
本发明钛酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：
A、制备无定形TiO2
在搅拌状态下用去离子水配置十六烷基三甲基溴化铵饱和溶液A，搅拌1～5h；
在超声波场作用下向搅拌后的溶液A加入钛化合物，超声15～45min，搅拌1～3h，得溶液B；
在超声波场作用下向所述溶液B加入化学计量比的氨水，超声15～45min，搅拌1～4h，得溶液C；
对所述溶液C进行抽滤，干燥抽滤所得产物，即得到无定形TiO2；
B、制备钛酸锂
按摩尔比Li∶Ti∶C＝4～4.5∶5∶0～2称取一定量锂化合物、步骤A制得的无定形TiO2以及碳化合物，混合并球磨2～10h，得到混合物D；
将所述混合物D在氩气气氛下于700～1000℃烧结8～20h；
将烧结后的产物冷却，球磨，即得到钛酸锂产物。
其中，所述的钛化合物优选钛酸丁酯、或硫酸氧钛、或四氯化钛、或硝酸钛、或钛酸四乙脂、或钛酸四异丙酯、或钛酸甲酯，或者采用它们中任意两种或多种组成的混合物。所述锂化合物优选碳酸锂、或氢氧化锂、或氧化锂、或乙酸锂、或草酸锂、或氯化锂，或者采用它们中任意两种或多种组成的混合物。所述碳化合物优选葡萄糖、或蔗糖、或麦芽糖、或高比表面碳(Super-P)、或柠檬酸、或乙炔黑、或环氧树脂、或酚醛树脂、或聚乙烯醇，或者采用它们中任意两种或多种组成的混合物。
本发明还提供一种无定形TiO2的制备方法，该方法包括以下步骤：
在搅拌状态下用去离子水配置十六烷基三甲基溴化铵饱和溶液A，搅拌1～5h；
在超声波场作用下向搅拌后的溶液A加入钛化合物，超声15～45min，搅拌1～3h，得溶液B；
在超声波场作用下向所述溶液B加入化学计量比的氨水，超声15～45min，搅拌1～4h，得溶液C；
对所述溶液C进行抽滤，干燥抽滤所得产物，即得到无定形TiO2。
其中，所述钛化合物优选钛酸丁酯、硫酸氧钛、四氯化钛、硝酸钛、钛酸四乙脂、钛酸四异丙酯和钛酸甲酯中的至少一种。
本发明钛酸锂材料制备方法采用自制纳米尺寸的无定形TiO2，该方法合成的钛酸锂材料颗粒细小、纯度高，用作锂离子电池负极材料具有比容量高、充放电效率高、循环性能好、安全性好等特性，具有良好的电化学性能。而且该制备方法工艺简单、成本低，制备过程容易控制。
本发明无定形TiO2制备方法所合成的无定形TiO2具有纳米一次颗粒，能够合成电化学性能良好的钛酸锂电极材料，有效解决了目前商用无定形TiO2不能合成性能良好的钛酸锂材料的问题。
附图说明
图1为实施例1中制得的无定形TiO2的表面形貌。
图2为实施例1制备的钛酸锂材料的表面形貌。
图3为实施例1制备的钛酸锂材料的X-射线衍射图谱。
图4为实施例1制备的钛酸锂电极材料的充放电曲线。
具体实施方式
实施例1：
称量一定质量的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，在搅拌状态下用去离子水配置CTAB饱和溶液，记作溶液A，搅拌2h；在超声波场作用下向搅拌后的溶液A加入钛酸丁酯，超声15min，搅拌2h，得到溶液B；在超声波场作用下向溶液B加入化学计量比的氨水，超声30min，搅拌2h，得到溶液C；对所得溶液C进行抽滤，干燥抽滤所得产物，得到无定形TiO2。所制得的无定形TiO2的表面形貌如图1所示，可以看出无定型TiO2体现了良好的一次和二次颗粒，二次颗粒粒径约为200nm，二次颗粒由粒径为20nm左右的一次粒子组成，一次颗粒有助于反应活性的提高和钛酸锂的生成。
按摩尔比Li∶Ti∶C＝4.2∶5∶1.2称取一定量碳酸锂、制备所得的无定形TiO2和葡萄糖，混合并球磨4h，得到混合物D；将所得到混合物D在氩气气氛下于800℃中烧结12h，冷却后继续球磨得到碳包覆钛酸锂产物。该钛酸锂产物的表面形貌如图2所示，可以看出钛酸锂材料颗粒表面几乎不具有尖晶石结构，表明包覆了一层无定型碳。该钛酸锂材料的X-射线衍射图谱如图3所示，可以看出XRD图谱中没有明显的杂项峰，表明所制备的材料为纯项钛酸锂。用所制备的碳包覆碳酸锂材料与锂片组成电池并测试电池的性能，测试结果如图4所示，可以看出，0.1C放电比容量为167mAh/g，5C放电比容量为120mAh/g，10C放电比容量超过90mAh/g，材料显示了良好的电化学性能。
实施例2：
称量一定质量的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，在搅拌状态下用去离子水配置CTAB饱和溶液，记作溶液A，搅拌3h；在超声波场作用下向溶液A加入四氯化钛，超声45min，搅拌1h，得到溶液B；在超声波场作用下向溶液B加入化学计量比的氨水，超声45min，搅拌1h，得到溶液C；对所得溶液C进行抽滤，干燥抽滤所得产物，得到无定形TiO2。
按摩尔比Li∶Ti∶C＝4∶5∶1称取一定量乙酸锂、制备所得的无定形TiO2和蔗糖，混合并球磨10h，得到混合物D；将所得到混合物D在氩气气氛下于1000℃中烧结8h，冷却后继续球磨得到碳包覆钛酸锂产物。
用所制备的碳包覆碳酸锂材料与锂片组成电池并测试电池的性能，测试结果为：0.1C放电比容量可达168mAh/g，5C放电比容量可达115mAh/g，10C放电比容量超过85mAh/g，材料显示了良好的电化学性能。
实施例3：
称量一定质量的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，在搅拌状态下用去离子水配置CTAB饱和溶液，记作溶液A，搅拌5h；在超声波场作用下向溶液A加入钛酸四异丙酯，超声15min，搅拌3h，得到溶液B；在超声波场作用下向溶液B加入化学计量比的氨水，超声15min，搅拌2h，得到溶液C；对所得溶液C进行抽滤，干燥抽滤所得产物，得到无定形TiO2。
按摩尔比Li∶Ti∶C＝4.3∶5∶2称取一定量草酸锂、制备所得的无定形TiO2和柠檬酸，混合并球磨4h，得到混合物D；将所得到混合物D在氩气气氛下于800℃中烧结14h，冷却后继续球磨得到碳包覆钛酸锂产物。
用所制备的碳包覆碳酸锂材料与锂片组成电池并测试电池的性能，测试结果为：0.1C放电比容量可达165mAh/g，5C放电比容量可达125mAh/g，10C放电比容量超过100mAh/g，材料显示了良好的电化学性能。
实施例4：
称量一定质量的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，在搅拌状态下用去离子水配置CTAB饱和溶液，记作溶液A，搅拌2h；在超声波场作用下向溶液A加入硝酸钛，超声15min，搅拌2h，得到溶液B；在超声波场作用下向溶液B加入化学计量比的氨水，超声15min，搅拌4h，得到溶液C；对所得溶液C进行抽滤，干燥抽滤所得产物，得到无定形TiO2。
按摩尔比Li∶Ti∶C＝4.5∶5∶1.5称取一定量草酸锂、制备所得的无定形TiO2和柠檬酸，混合并球磨4h，得到混合物D；将所得到混合物D在氩气气氛下于900℃中烧结12h，冷却后继续球磨得到碳包覆钛酸锂产物。
用所制备的碳包覆碳酸锂材料与锂片组成电池并测试电池的性能，测试结果为：0.1C放电比容量可达168mAh/g，5C放电比容量可达125mAh/g，10C放电比容量超过100mAh/g，材料显示了良好的电化学性能。
实施例5：
称量一定质量的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，在搅拌状态下用去离子水配置CTAB饱和溶液，记作溶液A，搅拌2h；在超声波场作用下向溶液A加入硫酸氧钛，超声15min，搅拌2h，得到溶液B；在超声波场作用下向溶液B加入化学计量比的氨水，超声15min，搅拌4h，得到溶液C；对所得溶液C进行抽滤，干燥抽滤所得产物，得到无定形TiO2。
按摩尔比Li∶Ti＝4.3∶5称取一定量草酸锂和制备所得的无定形TiO2，混合并球磨4h，得到混合物D；将所得到混合物D在氩气气氛下于900℃中烧结12h，冷却后继续球磨得到钛酸锂产物。
用所制备的碳酸锂材料与锂片组成电池并测试电池的性能，测试结果为：0.1C放电比容量可达170mAh/g，5C放电比容量可达110mAh/g，10C放电比容量超过80mAh/g，材料显示了良好的电化学性能。
Claims (6)
1.一种钛酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、制备无定形TiO2
在搅拌状态下用去离子水配置十六烷基三甲基溴化铵饱和溶液A，搅拌1～5h；
在超声波场作用下向搅拌后的溶液A加入钛化合物，超声15～45min，搅拌1～3h，得溶液B；
在超声波场作用下向所述溶液B加入化学计量比的氨水，超声15～45min，搅拌1～4h，得溶液C；
对所述溶液C进行抽滤，干燥抽滤所得产物，即得到无定形TiO2；
B、制备钛酸锂
按摩尔比Li∶Ti∶C＝4～4.5∶5∶0～2称取一定量锂化合物、步骤A制得的无定形TiO2以及碳化合物，混合并球磨2～10h，得到混合物D；
将所述混合物D在氩气气氛下于700～1000℃烧结8～20h；
将烧结后的产物冷却，球磨，即得到钛酸锂产物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述锂化合物为碳酸锂、氢氧化锂、氧化锂、乙酸锂、草酸锂和氯化锂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳化合物为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、高比表面碳、柠檬酸、乙炔黑、环氧树脂、酚醛树脂和聚乙烯醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述钛化合物为钛酸丁酯、硫酸氧钛、四氯化钛、硝酸钛、钛酸四乙脂、钛酸四异丙酯和钛酸甲酯中的至少一种。
5.一种无定形TiO2的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在搅拌状态下用去离子水配置十六烷基三甲基溴化铵饱和溶液A，搅拌1～5h；
在超声波场作用下向搅拌后的溶液A加入钛化合物，超声15～45min，搅拌1～3h，得溶液B；
在超声波场作用下向所述溶液B加入化学计量比的氨水，超声15～45min，搅拌1～4h，得溶液C；
对所述溶液C进行抽滤，干燥抽滤所得产物，即得到无定形TiO2。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述钛化合物为钛酸丁酯、硫酸氧钛、四氯化钛、硝酸钛、钛酸四乙脂、钛酸四异丙酯和钛酸甲酯中的至少一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010614437A CN102107906B (zh) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | 一种钛酸锂材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010614437A CN102107906B (zh) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | 一种钛酸锂材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102107906A true CN102107906A (zh) | 2011-06-29 |
| CN102107906B CN102107906B (zh) | 2012-09-26 |
Family
ID=44172203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201010614437A Active CN102107906B (zh) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | 一种钛酸锂材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102107906B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102515268A (zh) * | 2011-11-04 | 2012-06-27 | 中国科学院金属研究所 | 一种高分散纳米二氧化钛粉体的制备方法 |
| CN103117383A (zh) * | 2013-03-14 | 2013-05-22 | 广东中科信泰新能源有限公司 | 钛酸锂与碳的纳米复合物的制备方法 |
| CN103151521A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-06-12 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 |
| CN103346298A (zh) * | 2013-06-06 | 2013-10-09 | 吉林大学 | 一种钛酸锂—氧化钛复合电极材料的制备方法 |
| CN104282906A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-14 | 清华大学深圳研究生院 | 微纳结构的钛酸锂材料及其制备方法 |
| CN105118979A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-12-02 | 清华大学深圳研究生院 | 钛酸锂材料及其制备方法、应用其的电极极片、电池 |
| CN106654247A (zh) * | 2015-11-01 | 2017-05-10 | 深圳市沃特玛电池有限公司 | 锂电池负极材料Li4Ti5O12制造方法以及锂电池 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101800307A (zh) * | 2010-02-05 | 2010-08-11 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 锂离子电池负极材料碳包覆掺锰钛酸锂的制备方法 |
| WO2010137582A1 (ja) * | 2009-05-26 | 2010-12-02 | 石原産業株式会社 | チタン酸リチウム及びその製造方法並びにそれを用いた電極活物質及び蓄電デバイス |
-
2010
- 2010-12-30 CN CN201010614437A patent/CN102107906B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010137582A1 (ja) * | 2009-05-26 | 2010-12-02 | 石原産業株式会社 | チタン酸リチウム及びその製造方法並びにそれを用いた電極活物質及び蓄電デバイス |
| CN101800307A (zh) * | 2010-02-05 | 2010-08-11 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 锂离子电池负极材料碳包覆掺锰钛酸锂的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《四川大学学报（工程科学版）》 20010331 周大利 等 TiCl4直接水解法制备电子陶瓷用高纯TiO2微粉研究 67-69 1-6 第33卷, 第2期 2 * |
| 《第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集》 20061130 阳晓霞 等 球磨混料无定形TiO2制备钛酸锂电极材料 B124-B125 1-6 , 2 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102515268A (zh) * | 2011-11-04 | 2012-06-27 | 中国科学院金属研究所 | 一种高分散纳米二氧化钛粉体的制备方法 |
| CN102515268B (zh) * | 2011-11-04 | 2013-11-06 | 中国科学院金属研究所 | 一种高分散纳米二氧化钛粉体的制备方法 |
| CN103151521A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-06-12 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 |
| CN103151521B (zh) * | 2013-02-22 | 2015-12-23 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 |
| CN103117383A (zh) * | 2013-03-14 | 2013-05-22 | 广东中科信泰新能源有限公司 | 钛酸锂与碳的纳米复合物的制备方法 |
| CN103346298A (zh) * | 2013-06-06 | 2013-10-09 | 吉林大学 | 一种钛酸锂—氧化钛复合电极材料的制备方法 |
| CN104282906A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-14 | 清华大学深圳研究生院 | 微纳结构的钛酸锂材料及其制备方法 |
| CN105118979A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-12-02 | 清华大学深圳研究生院 | 钛酸锂材料及其制备方法、应用其的电极极片、电池 |
| CN106654247A (zh) * | 2015-11-01 | 2017-05-10 | 深圳市沃特玛电池有限公司 | 锂电池负极材料Li4Ti5O12制造方法以及锂电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102107906B (zh) | 2012-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102088074B (zh) | 一种复合硅酸盐正极材料的制备方法 | |
| CN101081696B (zh) | 锂离子动力电池用磷酸铁锂材料及其制备方法 | |
| CN100530780C (zh) | 复合钛酸锂电极材料及其制备方法 | |
| CN103022459B (zh) | 一种石墨烯/钛酸锂复合负极材料的制备方法 | |
| CN102738458B (zh) | 一种富锂正极材料的表面改性方法 | |
| CN107275606B (zh) | 一种碳包覆尖晶石锰酸锂纳米复合材料及制备方法与应用 | |
| CN102107906B (zh) | 一种钛酸锂材料的制备方法 | |
| CN103219168B (zh) | 一种Li4Ti5O12/石墨烯复合电极材料及其制备方法 | |
| CN102569769B (zh) | 一种钛酸锂与石墨烯复合电极材料的制备方法 | |
| CN102324494B (zh) | 磷酸铁锂/纳米粉管氧化物复合正极材料及其制备方法 | |
| CN103531758B (zh) | 纳米金属锡与石墨复合负极材料及其制备方法 | |
| CN103123968A (zh) | 一种高性能磷酸铁锂正极材料及其制备方法 | |
| CN101519199A (zh) | 锂离子动力电池用高密度球形磷酸铁锂的制备方法 | |
| CN103956475A (zh) | 一种制备锂离子电池负极材料钛酸锂的方法 | |
| CN105226273A (zh) | 一种磷酸锰铁锂及其制备方法及应用 | |
| CN109461917B (zh) | 一种锆酸镧原位包覆高镍三元正极材料的制备方法 | |
| CN104201353A (zh) | 钛系氧化物/碳纳米管的复合负极材料及其制备方法 | |
| CN110504447A (zh) | 一种氟掺杂的镍钴锰前驱体及其制备方法与应用 | |
| CN103050678B (zh) | 一种锂离子电池用电极材料镧掺杂钛酸锂的制备方法 | |
| CN103078120A (zh) | 一种具有等级结构的硅酸亚铁锂锂离子电池正极材料及制备方法 | |
| CN104282906B (zh) | 微纳结构的钛酸锂材料及其制备方法 | |
| Liu et al. | LiMn2O4 Cathode materials with excellent performances by synergistic enhancement of double-cation (Na+, Mg2+) doping and 3DG coating for power lithium-ion batteries | |
| CN103531789A (zh) | 一种铁氧化物-碳纳米管三元复合材料及其制备方法 | |
| CN105174240B (zh) | 纳米棒组装磷酸锰铁锂微球、复合材料及其制备方法 | |
| CN108281620B (zh) | 一种钠离子电池负极材料二氧化钛的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Shenzhen Graduate School of Guangdong Province, Shenzhen City Xili 518055 Nanshan District University City Tsinghua University Patentee after: Tsinghua Shenzhen International Graduate School Address before: Shenzhen Graduate School of Guangdong Province, Shenzhen City Xili 518055 Nanshan District University City Tsinghua University Patentee before: GRADUATE SCHOOL AT SHENZHEN, TSINGHUA University |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |