[发明专利]一种包覆型钛氧化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池负极材料领域，尤其涉及一种包覆型钛氧化合物(H₂Ti₆O₁₃/Mg_{(0.01～0.05)})的制备方法。

背景技术

在动力电池负极材料领域，钛酸锂被认为是最有发展前景的材料。由于钛酸锂的晶胞体积在充放电过程中几乎不发生变化，故有“零应变”材料之称。钛酸锂电池容量衰减很慢，寿命明显高于碳负极材料，此外，钛酸锂电池还可以进行平稳的、高倍率的充放电，性能非常优越。在钛酸锂电池刚刚问世的时候，就有专家认为其将给电动车行业带来革命性变革。但钛酸锂材料也存在着自身的缺陷—比容量较低，理论容量仅为175mAh/g，明显低于石墨负极的372mAh/g，影响了其在动力电池中的应用。

钛氧化合物材料(H₂Ti₆O₁₃)和钛酸锂材料(Li₄Ti₁₂O₂₅)相比具有类似的优点，同时比容量提高了20％，是动力型锂离子电池理想的负极材料，未来具有广阔的市场前景。但由于Ti-O键的存在会导致电解液中的碳酸酯溶剂分解，产生胀气，影响了其实际应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种比容量高、循环性能好，且工艺简单的包覆型钛氧化合物的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种包覆型钛氧化合物的制备方法，包括以下步骤：

1)称取M盐、钛酸丁酯和去离子水，其中M元素和钛元素的摩尔比为2:3，去离子水质量：(M盐质量+钛酸丁酯质量)＝3:1，所述M盐为锂盐、钠盐、钾盐中的一种；将称取好的物料加入高速混合机中混合均匀后喷雾干燥；得到的物料在马弗炉中，800～900℃下进行一次焙烧，焙烧时间为8～24h；

2)将步骤1)中得到的物料加入到[H⁺]为1～3mol/L的酸溶液中，溶液温度加热到60～90℃，反应时间为24～120h；得到的物料在马弗炉中230～270℃进行二次焙烧，焙烧时间为8～24h；

3)将步骤2)得到的物料和镁元素占步骤2)得到的物料物质的量1～5％的镁盐加入到高速混合机中混合均匀；在马弗炉中300～330℃进行三次焙烧，焙烧时间为8～24h，即得到最终的产品。

所述锂盐为碳酸锂、钠盐为碳酸钠、钾盐为碳酸钾。

所述酸溶液为盐酸或硫酸。

所述镁盐为碳酸镁或氢氧化镁。

得到的最终产品包覆型钛氧化合物的分子式为H₂Ti₆O₁₃/Mg_{(0.01～0.05)}。

本发明的有益效果是：产品比容量高、循环性能好，且工艺简单，具有较高的应用价值。

附图说明

图1是实施例1制得的包覆型钛氧化合物负极材料的物相(XRD)图；

图2是实施例1制备的包覆型钛氧化合物负极材料在电子显微镜下的形貌(SEM)图；

图3是实施例1制备的包覆型钛氧化合物负极材料扣式电池充放电曲线；

图4是实施例1制备的包覆型钛氧化合物负极材料实效电池循环寿命曲线。

具体实施方式

本发明的包覆型钛氧化合物的制备方法，包括以下步骤：

1)称取M盐、钛酸丁酯和去离子水，其中M元素和钛元素的摩尔比为2:3，去离子水质量：(M盐质量+钛酸丁酯质量)＝3:1，所述M盐为锂盐、钠盐、钾盐中的一种；将称取好的物料加入高速混合机中混合均匀后喷雾干燥；得到的物料在马弗炉中，800～900℃下进行一次焙烧，焙烧时间为8～24h；

2)将步骤1)中得到的物料加入到[H⁺]为1～3mol/L的酸溶液中，溶液温度加热到60～90℃，反应时间为24～120h；得到的物料在马弗炉中230～270℃进行二次焙烧，焙烧时间为8～24h；

3)将步骤2)得到的物料和镁元素占步骤2)得到的物料物质的量1～5％的镁盐加入到高速混合机中混合均匀；在马弗炉中300～330℃进行三次焙烧，焙烧时间为8～24h，即得到最终的产品。

所述锂盐为碳酸锂、钠盐为碳酸钠、钾盐为碳酸钾。

所述酸溶液为盐酸或硫酸。

所述镁盐为碳酸镁或氢氧化镁。