[发明专利]一种基于特征位先验信息的新型LDPC迭代译码的初始化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碱金属离子掺杂钛酸锂的制备方法，尤其是一种改进的碱金属离子掺杂钛酸锂的制备方法。

背景技术

当今世界面临能源紧缺和环境污染两大难题，开发利用清洁可再生的能源和研究应用混合动力成为了能源市场未来主要的发展方向。锂离子二次电池具有高安全性和高能量密度，因此在混合动力市场上起着举足轻重的作用，对锂离子电池正负极材料的研究始终是能源开发的重点。考察一种材料是否能够作为合格的锂离子电池活性材料，应当重点考察该材料的安全性、循环稳定性、比容量以及倍率性能。钛酸锂在安全性及循环稳定性方面具有极其突出的优势，但其本身较低的锂离子电导率和电子电导率所带来的较差的倍率性能，限制了钛酸锂在电动汽车以及航空航天等领域的应用。在钛酸锂的改性方面，离子掺杂具有较好的可操作性，也是众多研究者选择的改性方式。

在研究者选择的掺杂元素中，碱金属是其中较为特殊的一类。Na、K等元素与Li元素处于同一主族，具有相似的化学性质。在掺杂后，Na、K等元素取代Li元素分布在四面体(8a)或八面体(16c)位置，由于碱金属的化学性质类似，取代Li元素的Na、K等元素并不会对Li在充放电过程中的扩散起到阻碍作用。此外，由于除Li外的碱金属元素的离子半径均大于Li离子，进入晶格后会使钛酸锂晶体的晶面间距增大，有利于Li离子的扩散，能够提高钛酸锂的倍率性能。但是，Na⁺(0.102nm)、K⁺(0.138nm)的离子半径远大于Li⁺(0.076)的离子半径，现阶段研究者在掺杂碱金属元素时，多采用固相方法，在固相方法难以将原料混合均匀的条件下，离子半径与Li离子差异较大的碱金属元素很容易在晶外聚集，产生不利于电池性能的杂相。

乙二胺四乙酸是一种常用的络合剂，能与碱金属、过渡金属等形成稳定的水溶性配合物，EDTA与金属的络合稳定常数，Na小于Li小于Ti，利用乙二胺四乙酸与碱金属元素的先期络合反应，可以制备出掺杂碱金属离子均匀分布的钛酸锂。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种改进的碱金属离子掺杂钛酸锂的制备方法，通过碱金属改善钛酸锂的Li离子电导率，同时为避免现有的固相反应中易产生的碱金属元素晶外聚集形成杂相的现象，利用乙二胺四乙酸与碱金属元素的先期络合反应，通过改进的溶胶凝胶法制备掺杂碱金属离子均匀分布的钛酸锂。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种改进的碱金属离子掺杂钛酸锂的制备方法，利用溶胶凝胶法制备碱金属离子均匀分布的掺杂钛酸锂的方法，该方法利用乙二胺四乙酸与碱金属元素的先期络合反应，制备出掺杂碱金属离子均匀分布的钛酸锂，利用处于同一主族的Na、K等元素与Li元素化学性质类似的特点，在不阻碍Li离子在充放电过程中的扩散的基础上，改善材料的倍率性能以及循环稳定性。

所述方法包括如下步骤：

步骤1，将乙二胺四乙酸与乙醇预混，均匀后加入碱金属的氢氧化物，滴加氨水调节pH值至8-9，常温搅拌至原料完全溶解并混合均匀，记作混合物A；

步骤2，在乙醇中加入锂源，滴加酸，常温搅拌，直至全部溶解并混合均匀，记作混合液B；

步骤3，在乙醇中加入钛源及螯合剂，常温搅拌，直至全部溶解并混合均匀，记为混合液C；

步骤4，将所述混合液A倒入所述混合液B，通过常温搅拌搅拌至原料完混合均匀，记为混合液D；

步骤5，在搅拌的同时将混合液D滴入混合液C中，得到无色透明的溶胶，常温搅拌3-8小时后，得到白色凝胶，在70-120℃加热搅拌，去除多余的醇和酸，然后在150-250℃烘干，得到黑色的掺杂钛酸锂前驱体；

步骤6，将所述掺杂钛酸锂前驱体放入马弗炉中煅烧，得到成品掺杂纳米钛酸锂粉体。

优选的，步骤1中，所述碱金属的氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯。

优选的，所述酸为硝酸、盐酸、醋酸、酒石酸、草酸、苹果酸、枸椽酸、抗坏血酸、苯甲酸、水杨酸、咖啡酸中的一种或几种，其中，所述乙醇与酸的体积比为1：(0.08-0.12)。

优选的，步骤2中，所述锂源为硝酸锂、碳酸锂、氯化锂、醋酸锂、柠檬酸锂、草酸锂、甲酸锂、乳酸锂、异丙醇锂、长链或短链烷基锂。

优选的，步骤3中，所述钛源为钛酸四正丁酯、钛酸四异丙酯或钛的氯化物。