[发明专利]一种气相法制备低铁离子纳米氧化铝的方法及其产品

说明书

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种气相法制备低铁离子纳米氧化铝的方法及其产品。一种气相法制备低铁离子纳米氧化铝的方法，包括以下步骤：(1)将三氯化铝和氯盐加入反应器，加热形成三氯化铝蒸汽；(2)将三氯化铝蒸汽与惰性气体混合，加热至300℃以上，得三氯化铝混合气；(3)将三氯化铝混合气经喷嘴喷出与水蒸气混合气接触、反应后，经气固分离，即得。本发明采用NaCl‑AlCl₃熔盐体系，通过控制汽化温度使固体AlCl₃源源不断汽化进入后续反应，杂质氯化铁留在熔盐池内，达到降低最终氧化铝产量铁离子含量的目的，且相对于传统三氯化铝升华，更便于控制汽化温度。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种气相法制备低铁离子纳米氧化铝的方法及其产品。

背景技术

随着能源危机、环境问题的日益突出，能量的储存和应用在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色，锂离子电池由于具有能量密度高、高电压平台、无记忆效应、工作温度范围宽、对环境无污染等优点，广泛应用于通讯工具、摄像机、笔记本电脑等电子产品中。然而，安全性能是制约锂离子电池发展的一个重要瓶颈，针对锂离子电池的安全性能改进，需要综合电芯工艺参数，安全保护装置，活性物质、电解液、隔膜选择及材料间相容性来优化电池设计。目前，在电极或隔膜表面进行陶瓷涂层涂覆是提高电池安全性、降低内短路率最有效的措施。纳米氧化铝具有机械强度高、硬度大、耐高温、化学稳定性好等优异的物理化学特性，常被用作锂离子电池隔膜或电极表面的涂覆材料。

目前，已有的两种气相法纳米氧化铝生产工艺，一种原料中铁离子含量在0.1％，而另一种原料为高纯铝锭，导致氧化铝成本增加。经理论计算及实际验证，使用工业铝锭和工业三氯化铝制备的纳米Al₂O₃中铁离子含量均高于100ppm，而铁离子过高将直接影响纳米氧化铝在锂电池中的适用性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气相法制备低铁离子纳米氧化铝的方法及其产品。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种气相法制备低铁离子纳米氧化铝的方法，包括以下步骤：

(1)将三氯化铝和氯盐加入反应器，加热形成三氯化铝蒸汽；

(2)将三氯化铝蒸汽与惰性气体混合，加热至300℃以上，得三氯化铝混合气；

(3)将三氯化铝混合气经喷嘴喷出与水蒸气混合气接触、反应后，经气固分离，即得。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(1)中，三氯化铝和氯盐的重量比为(1-10)：1。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(1)中，三氯化铝为无水三氯化铝。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(1)中，三氯化铝和氯盐加入反应器后，将反应器内空气置换成惰性气体。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(1)中，反应器的加热温度为100-500℃。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(2)中，惰性气体的温度不低于150℃。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(3)中，水蒸气混合气为水蒸气与氧化性气体的混合物。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(3)中，水蒸气混合气的温度不低于500℃。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(3)中，三氯化铝混合气经喷嘴喷出的速度不低于100m/s。

本发明的第二个方面提供了一种低铁离子纳米氧化铝，根据上述的气相法制备低铁离子纳米氧化铝的方法制备得到。

有益效果