CN108212030B - 一种铝溶胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铝溶胶技术领域，公开了一种较高活性、较高稳定性铝溶胶及其制备方法。本发明制备方法包括以下步骤：(1)在铝溶液中加入红色酚酞试液，20～80℃搅拌5～180min，生成絮状物，红色酚酞/Al摩尔比为0.001:1～0.1:1；(2)把絮状物加入水中，洗涤、分离，得到中间产物A；(3)把中间产物A分散于橙色含磺酸钠盐的水溶液中，10～60℃搅拌10～180min，得到铝溶胶，橙色磺酸钠盐/Al摩尔比为＝0.001:1～1:1。本发明还提供上述制备方法得到的铝溶胶，其活性高、稳定性好，pH值小于5.5，粘度≤600mPa·S，特别适用于锂电池三元正极材料铝包覆，实现锂离子电池性能的提高。

Description

一种铝溶胶及其制备方法

技术领域

本发明属于铝溶胶技术领域，特别涉及一种较高活性、较高稳定性铝溶胶及其制备方法。

背景技术

铝溶胶由于其特有的性质，近年来逐渐成为一种重要的改性材料，被广泛用于工业催化、锂电池包覆及机动车环保等领域。

中国专利03112017.2公布了一种用氧化铝/和氢氧化铝/和软水铝石为铝源加入盐酸制备铝溶胶的方法，其步骤：1)铝盐和盐酸在80-150℃下反应2-18小时后，加入水或盐酸或氯化铝溶液，在加入金属铝；2)上述混合液在1-5个大气压下、80-150℃反应3-40小时合成铝溶胶。

中国专利93112576.6公布了一种单分散性铝溶胶的制备方法，在加热85-90℃和采用回流老化8-80小时的情况合成铝溶胶。

中国专利00110421.7公布了在常压和超声微波作用下制备铝溶胶的方法，其步骤：1)无机铝盐加碱沉淀，pH值大于9；2)加酸，超声微波分散，合成铝溶胶。

上述方法对使用设备和工艺条件都要求较高，生产和使用成本相对较高，且并未提到所得铝溶胶活性和稳定性是否有所提高，而实际上，目前现有本领域的铝溶胶均存在活性和稳定性不足的问题。因此，如何降低生产和使用成本，提高铝溶胶的活性和稳定性，是该领域急待解决的难题之一。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种较高活性、较高稳定性铝溶胶的制备方法。本发明方法工艺简单、对设备要求较低，合成成本低。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的高活性、高稳定性铝溶胶。本发明的铝溶胶活性高、稳定性好，特别适用于锂电池三元正极材料铝包覆，实现锂离子电池性能的提高。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种铝溶胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)在铝溶液中加入红色酚酞试液，20～80℃搅拌5～180min，生成絮状物，体系中：红色酚酞/Al摩尔比为0.001:1～0.1:1。

(2)把絮状物加入水中，洗涤、分离，得到中间产物A。

(3)把中间产物A分散于橙色含磺酸钠盐的水溶液中，10～60℃搅拌10～180min，得到铝溶胶，体系中：橙色磺酸钠盐/Al摩尔比为＝0.001:1～1:1。

步骤(1)中所述铝溶液可为硝酸铝、硫酸铝、醋酸铝等本领域常规水溶性铝盐的水溶液。

步骤(3)中所述的磺酸钠盐优选为二甲氨基苯基偶氮苯磺酸钠盐、氨基苯磺酸钠盐、二甲基氨苯磺酸钠盐、N,N-二甲基苯胺磺酸钠盐等，更优选二甲氨基苯基偶氮苯磺酸钠盐。

步骤(2)中所述的洗涤、分离包括水洗、过滤、抽滤、离心、干燥等过程，优选依次为水洗+抽滤，水洗+过滤，水洗+吹干，水洗+干燥。

所述洗涤、分离优选在30～80℃下进行，时间优选为0.1～3h。

所述干燥的温度优选为30～60℃，时间为5～20min。

所述抽滤的时间优选为0.5～3h。

所述抽滤的气压优选为-0.1～0.07MPa。

所述过滤的时间优选为1～6h。

所述吹干的出风温度优选为20～70℃。

所述吹干的引风机频率优选为10～60Hz。

本发明还提供上述制备方法制备得到的铝溶胶。本发明的铝溶胶活性较高、稳定性较好，其腐蚀率为0.5～2.0g/m²·h，pH值小于5.5，粘度小于或等于600mPa·S，对使用设备和工艺条件要求低，特别适用于锂电池三元正极材料铝包覆，实现锂离子电池性能的提高。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

(1)本发明方法将铝盐与红色酚酞试液搅拌下生成絮状物，然后将絮状物通过抽滤得到中间产物A固态半透明物质，抽滤后的固态半透明物质分散含橙色磺酸钠盐水中，与之反应，从而得到铝溶胶。

(2)本发明方法合成得到较高活性、较高稳定性铝溶胶，所得铝溶胶特别适合锂电三元正极材料湿法铝包覆。

(3)本发明制备方法能够在常温下进行，方法简单，成本低，对使用设备和工艺条件都要求较低。

附图说明

图1～图2为本发明制备得到的铝溶胶的图片。

图3为包覆前三元材料的电镜图。

图4为包覆本发明铝溶胶后的三元材料的电镜图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

下列实施例中涉及的物料均可从商业渠道获得。

实施例1：

取九水合硝酸铝15g溶于200mL去离子水中，加入红色酚酞试液，酚酞/铝摩尔比为0.02:1，反应温度40℃，搅拌20分钟，获得絮状物；把絮状物中加入100mL去离子水抽滤30分钟，抽滤完成后所得固态半透明物质用200mL去离子水分散，加入橙色二甲氨基苯基偶氮苯磺酸钠盐水溶液，磺酸钠盐/Al摩尔比为＝0.01:1，搅拌30分钟，得到高活性，高稳定性铝溶胶，其实物图如图1和图2所示。

实施例2

取硫酸铝12g溶于300mL去离子水中，加入红色酚酞试液，酚酞/铝摩尔比为0.05:1，反应温度50℃，搅拌30min，获得絮状物；把絮状物中加入100mL去离子水过滤4小时，过滤完成后所得固态半透明物质用250mL去离子水分散，加入橙色氨基苯磺酸钠盐水溶液，磺酸钠盐/Al摩尔比为＝0.02:1，搅拌20分钟，得到高活性，高稳定性铝溶胶。

实施例3

取醋酸铝4.5g溶于100mL去离子水中，加入红色酚酞试液，酚酞/铝摩尔比为0.02:1，反应温度25℃，，获得絮状物；把絮状物中加入30mL去离子水，用引风机吹0.5小时，出风机温度50℃，频率40Hz完成后所得固态半透明物质用100mL去离子水分散，加入加入橙色二甲基氨苯磺酸钠盐水溶液，磺酸钠盐/Al摩尔比为＝0.05:1，搅拌20分钟，得到高活性，高稳定性铝溶胶。

实施例4：

对本发明制备得到的铝溶胶pH进行测定，结果见表1。

表1铝溶胶的pH值

编号	实施例1	实施例2	实施例3
				pH值	4.0	4.4	3.8

实施例5：铝溶胶稳定性测试

将本发明方法制备得到的铝溶胶放置空气环境下，摆放3周后，无沉淀产生，溶液仍呈澄清，具有明显丁达尔现象(溶胶特有性质)。

实施例6：铝溶胶活性测试

本发明方法制备得到的铝溶胶的高活性体现在三元材料包覆后，明显提高材料首充，首放和效率。结果见表2和图3～图4。

表2中编号1为三元材料电性能数据，编号2为铝溶胶包覆后的三元材料电性能测试数据，对比可知包覆后电性能明显提高。

表2包覆前后三元材料的电性能参数

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种铝溶胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在铝溶液中加入红色酚酞试液，20～80℃搅拌5～180min，生成絮状物，体系中：酚酞/Al摩尔比为0.001:1～0.1:1；

(2)把絮状物加入水中，洗涤、分离，得到中间产物A；

(3)把中间产物A分散于橙色含磺酸钠盐的水溶液中，10～60℃搅拌10～180min，得到铝溶胶，体系中：磺酸钠盐/Al摩尔比为＝0.001:1～1:1。

2.根据权利要求1所述的铝溶胶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述铝溶液为硝酸铝、硫酸铝或醋酸铝的水溶液。

3.根据权利要求1所述的铝溶胶的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的磺酸钠盐为二甲氨基苯基偶氮苯磺酸钠盐、氨基苯磺酸钠盐、二甲基氨苯磺酸钠盐和N,N-二甲基苯胺磺酸钠盐中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的铝溶胶的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的磺酸钠盐为二甲氨基苯基偶氮苯磺酸钠盐。

5.根据权利要求1所述的铝溶胶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的洗涤、分离包括水洗、过滤、抽滤、离心、干燥过程。

6.根据权利要求1所述的铝溶胶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的洗涤、分离依次为水洗+抽滤，水洗+过滤，水洗+吹干，水洗+干燥。

7.根据权利要求1所述的铝溶胶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述洗涤、分离在30～80℃下进行，时间为0.1～3h。

8.根据权利要求6所述的铝溶胶的制备方法，其特征在于：所述干燥的温度为30～60℃，时间为5～20min；所述抽滤的时间为0.5～3h；所述抽滤的气压为-0.1～0.07MPa；所述过滤的时间为1～6h；所述吹干的出风温度为20～70℃；所述吹干的引风机频率为10～60Hz。

9.一种铝溶胶，其特征在于根据权利要求1～8任一项所述的制备方法得到。

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