本發(fā)明涉及一種納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及一種納米鈦酸鋰的制備方法及電池負(fù)極材料的制備方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池具有電池電壓高、比容量大、能量密度高、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用范圍最廣和最有可能大規(guī)模應(yīng)用于電動(dòng)汽車的二次電池。一般來說，鋰離子電池的正極材料采用含鋰的化合物，如鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰，負(fù)極則采用石墨等碳材料，這類電池目前已廣泛應(yīng)用在手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備上，并具有資源豐富、成本較低、導(dǎo)電性好以及嵌鋰電位低等優(yōu)點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的鋰電池在安全性，壽命，充放電速率等方面仍有待提高。

鈦酸鋰作為一種新型的“零應(yīng)變”鋰離子電池負(fù)極材料，具有循環(huán)性能好，安全性高，可高倍率充放電等優(yōu)點(diǎn)。但是由于其導(dǎo)電性差，在高倍率下電池性能下降明顯。目前主要的改善方法是在鈦酸鋰中加入碳等材料以提高材料的導(dǎo)電性，進(jìn)而改善鋰離子電池的倍率性能。但這些方法都是通過外加碳源獲得碳摻雜的鈦酸鋰材料，過程比較繁瑣，并且碳在鈦酸鋰中難以分布均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種納米鈦酸鋰的制備方法，采用該方法制備的納米鈦酸鋰產(chǎn)品為超細(xì)納米晶體，分散性好，且產(chǎn)品中含有少量導(dǎo)電性好且分布均勻的碳。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種電池負(fù)極材料的制備方法，其包括應(yīng)用上述方法制備電池負(fù)極材料，產(chǎn)品為高分散性的摻碳納米鈦酸鋰，碳分布均勻，是一種容量高且倍率性能好的鋰電池負(fù)極材料。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提出了一種納米鈦酸鋰的制備方法，其包括如下步驟：

將Ti₂AlC超細(xì)粉末加入0.5-4mol/L氫氧化鋰水溶液中，進(jìn)行第一次超聲處理后得到懸浮液；

將上述懸浮液加熱至200-240℃，并保溫12-48小時(shí)，冷卻后去除上層清液，得到泥狀沉淀；

將上述泥狀沉淀加入去離子水中進(jìn)行第二次超聲處理，分離沉淀后得到膠體溶液；

將上述膠體溶液過濾，并干燥過濾所得固體得到納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末；

將上述納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末，在惰性氣氛下，加熱到500-600℃，退火15-18h。

本發(fā)明還提出一種電池負(fù)極材料的制備方法，其包括應(yīng)用上述納米鈦酸鋰的制備方法制備電池負(fù)極材料。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種納米鈦酸鋰的制備方法的有益效果是：將Ti₂AlC超細(xì)粉末與氫氧化鋰水溶液先制備成懸浮液，水熱反應(yīng)后得到泥狀沉淀，將泥狀沉淀進(jìn)行再溶解后去除沉淀得到膠體溶液，在將膠體溶液過濾得納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末，再煅燒得到結(jié)晶的納米鈦酸鋰粉末。此工藝過程制備的納米鈦酸鋰為超細(xì)納米顆粒，分散性好，且產(chǎn)品中含有少量導(dǎo)電性好且分布均勻的碳。本發(fā)明還提供了一種電池負(fù)極材料的制備方法，其應(yīng)用上述納米鈦酸鋰的制備方法制備電池負(fù)極材料，產(chǎn)品為高分散性的摻碳納米鈦酸鋰，碳分布均勻，是一種容量高且倍率性能好的鋰電池負(fù)極材料。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1得到的產(chǎn)品的XRD測試圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1得到的產(chǎn)品的掃描電鏡測試圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對本發(fā)明實(shí)施例提供的納米鈦酸鋰的制備方法及電池負(fù)極材料的制備方法進(jìn)行具體說明。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種納米鈦酸鋰的制備方法，其包括如下步驟：

S1、將Ti₂AlC超細(xì)粉末加入0.5-4mol/L氫氧化鋰水溶液中，進(jìn)行第一次超聲處理后得到懸浮液。

需要說明的是，Ti₂AlC超細(xì)粉末是將Ti₂AlC進(jìn)行研磨處理得到實(shí)驗(yàn)所需Ti₂AlC的粒徑。具體地，上述超細(xì)粉末是指顆粒尺寸小于10μm的粉末。另外，Ti₂AlC超細(xì)粉末也可以通過購買的方式得到，不一定要經(jīng)過研磨的過程。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，上述Ti₂AlC超細(xì)粉末的粒徑小于400目。將Ti₂AlC研磨成粒徑小于400目的超細(xì)粉末，有利于提高粉末的活性，提高水熱反應(yīng)中鈦酸鋰的轉(zhuǎn)化率。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，上述Ti₂AlC超細(xì)粉末的制備步驟包括：以不銹鋼球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，球料質(zhì)量比為4-6：1，放入球磨罐中，在行星式球磨機(jī)上以280-320r/min的轉(zhuǎn)速球磨2.5-3.5小時(shí)。需要說明的是，在其他實(shí)施方式中也可以采用其他研磨方式，如采用垂直振蕩式、水平往復(fù)振蕩式或納米研磨機(jī)等。

另外，0.5-4mol/L氫氧化鋰水溶液的配置是指在室溫下用去離子水充分?jǐn)嚢枋箽溲趸嚾芙狻?/p>

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，上述氫氧化鋰水溶液的濃度為0.8-1.2mol/L。氫氧化鋰濃度過低會(huì)延長水熱反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間，且反應(yīng)不完全；氫氧化鋰濃度過高則會(huì)降低產(chǎn)物的晶化度，使最終產(chǎn)物的循環(huán)穩(wěn)定性下降。

上述一次超聲處理是指在室溫下，將待處理溶液放入容器中放入120W的超聲機(jī)中，進(jìn)行超聲處理。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，上述第一次超聲處理的時(shí)間為0.5-1.5小時(shí)。第一次超聲處理使Ti₂AlC超細(xì)粉末在氫氧化鋰溶液中分散開，便于后續(xù)水熱反應(yīng)的進(jìn)行。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，進(jìn)行上述第一次超聲處理的溶液的質(zhì)量體積濃度為：每50mL氫氧化鋰水溶液中加入0.4-0.6gTi₂AlC超細(xì)粉末。Ti₂AlC的量不宜過多，這樣會(huì)增大產(chǎn)物的粒徑，影響產(chǎn)品的品質(zhì)，Ti₂AlC的量過少會(huì)降低水熱反應(yīng)的反應(yīng)速率。

S2、將上述懸浮液加熱至200-240℃，并保溫12-48小時(shí)，冷卻后去除上層清液，得到泥狀沉淀。

懸浮液加熱至200-240℃，并保溫12-48小時(shí)的過程是在水熱釜中進(jìn)行。在水熱條件下，Ti₂AlC中的鋁被氫氧根粒子逐漸刻蝕，鋰離子則同時(shí)插入到脫掉Al的Ti₂C中，在氧氣和水的共同作用下，含有鋰離子的Ti₂C被氧化成鈦酸鋰，鈦酸鋰不溶于水，生成泥狀沉淀。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，上述泥狀沉淀加入去離子水中之前，分別用去離子水和無水乙醇對泥狀沉淀進(jìn)行洗滌。此過程的目的是洗去泥狀沉淀表面的雜質(zhì)，包括鋁離子、氫氧化鋁、氧化鋁等，使后續(xù)得到的產(chǎn)品更加純凈。

S3、將上述泥狀沉淀加入去離子水中進(jìn)行第二次超聲處理，分離沉淀后得到膠體溶液。

需要說明的是，第二次超聲處理同樣在常溫下，應(yīng)用120W的超聲機(jī)超聲處理，使團(tuán)聚的顆粒分散開，溶液中顆粒的尺寸明顯變小，分離沉淀是分離出未參加反應(yīng)的沉淀，將第二次超聲處理后的溶液緩慢倒入另一個(gè)容器中，去除殘留的固體，得到的膠體溶液中的顆粒大小為幾十納米。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，上述第二次超聲處理時(shí)間為2.5-3.5小時(shí)。經(jīng)過長時(shí)間的超聲處理，混合溶液中的粒子從團(tuán)聚態(tài)分散開來，溶液中顆粒的尺寸明顯變小。

S4、將上述膠體溶液過濾，并干燥過濾所得固體得到納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末。

需要說明的是，將膠體溶液進(jìn)行過濾，得到摻碳的鈦酸鋰納米晶顆?；驘o定形顆粒，即納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末。過濾采用直徑為22cm的濾紙，放入砂芯漏斗中進(jìn)行過濾，可以過濾出細(xì)小的固體顆粒。

S5、將上述納米鈦酸鋰先驅(qū)體粉末，在惰性氣氛下，加熱到500-600℃，退火15-18h。

優(yōu)選地，上述納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末煅燒得到納米鈦酸鋰粉末的過程是在管式爐中進(jìn)行的。由于此過程在500-600℃下進(jìn)行，也可以采用其他可高溫煅燒的爐具中。退火，是一種熱處理工藝，將納米鈦酸鋰先驅(qū)體粉末加熱到500-600℃，并保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻。納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末經(jīng)過高溫?zé)崽幚砗蠼Y(jié)晶度提高，得到結(jié)晶度高且穩(wěn)定的鈦酸鋰納米晶。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，上述惰性氣氛采用氬氣或氮?dú)狻Ｌ畛涠栊詺怏w使填充的的氣體不影響反應(yīng)的進(jìn)行，另外在其他實(shí)施例中也可采用其他惰性氣體。

具體地，此工藝過程的反應(yīng)原理為：在水熱條件下，Ti₂AlC中的鋁被氫氧根粒子逐漸刻蝕，鋰離子則同時(shí)插入到脫掉Al的Ti₂C中，在氧氣和水的共同作用下，含有鋰離子的Ti₂C被氧化成鈦酸鋰，碳顆粒則附著在碳酸鋰上，形成摻碳的鈦酸鋰納米晶顆?；驘o定形顆粒，這些顆粒經(jīng)過高溫?zé)崽幚砗蠼Y(jié)晶度提高，生產(chǎn)穩(wěn)定的、結(jié)晶良好的鈦酸鋰納米晶。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電池負(fù)極材料的制備方法，其包括應(yīng)用上述納米鈦酸鋰的制備方法制備電池負(fù)極材料。將上述納米鈦酸鋰的制備方法中得到的產(chǎn)品即可作為電池負(fù)極的材料。

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種納米鈦酸鋰的制備方法，其包括以下步驟：

首先，以Ti₂AlC粉末為原料，以不銹鋼球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，球料質(zhì)量比為5：1，放入球磨罐中，在行星式球磨機(jī)上按照300r/min的轉(zhuǎn)速球磨3小時(shí)，得到Ti₂AlC超細(xì)粉末；室溫下，用去離子水充分?jǐn)嚢枋箽溲趸嚾芙?，制備濃度?mol/L氫氧化鋰水溶液；將上述Ti₂AlC超細(xì)粉末加入上述氫氧化鋰水溶液中，其中每50mL氫氧化鋰水溶液加入0.5gTi₂AlC超細(xì)粉末，將混合溶液在室溫下超聲1小時(shí)，得到渾濁的懸浮液。

其次，取上述懸浮液，倒入聚四氟乙烯內(nèi)膽中，再裝入水熱釜中，置于烘箱中加熱到240℃并保溫48小時(shí)，待冷卻后打開反應(yīng)釜，將聚四氟乙烯內(nèi)膽中的上層清液倒出，再取出底部的泥狀沉淀；將泥狀沉淀，倒入燒杯，先用去離子水洗滌兩次，再用無水乙醇洗滌一次，將洗滌后的沉淀加入去離子水中，在室溫條件下超聲3小時(shí)，分離沉淀物，得到膠體溶液；取上述膠體溶液進(jìn)行真空抽濾，再經(jīng)室溫干燥15小時(shí)，得到納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末。

最后，取上述納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末放入管式爐中，在氬氣氣氛下500℃退火18小時(shí)，既得摻碳納米鈦酸鋰粉末。

本實(shí)施例還提供一種電池負(fù)極材料的制備方法，其包括應(yīng)用上述納米鈦酸鋰的制備方法制備電池負(fù)極材料。上述納米鈦酸鋰的制備方法得到的產(chǎn)品摻碳納米鈦酸鋰即為電池負(fù)極材料。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種納米鈦酸鋰的制備方法，其包括以下步驟：

首先，以Ti₂AlC粉末為原料，以不銹鋼球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，球料質(zhì)量比為5：1，放入球磨罐中，在行星式球磨機(jī)上按照300r/min的轉(zhuǎn)速球磨3小時(shí)，得到Ti₂AlC超細(xì)粉末；室溫下，用去離子水充分?jǐn)嚢枋箽溲趸嚾芙?，制備濃度?.5mol/L氫氧化鋰水溶液；將上述Ti₂AlC超細(xì)粉末加入上述氫氧化鋰水溶液中，其中每50mL氫氧化鋰水溶液加入0.5gTi₂AlC超細(xì)粉末，將混合溶液在室溫下超聲1小時(shí)，得到渾濁的懸浮液。

其次，取上述懸浮液，倒入聚四氟乙烯內(nèi)膽中，再裝入水熱釜中，置于烘箱中加熱到240℃并保溫48小時(shí)，待冷卻后打開反應(yīng)釜，將聚四氟乙烯內(nèi)膽中的上層清液倒出，再取出底部的泥狀沉淀；將泥狀沉淀，倒入燒杯，先用去離子水洗滌兩次，再用無水乙醇洗滌一次，將洗滌后的沉淀加入去離子水中，在室溫條件下超聲3小時(shí)，分離沉淀物，得到膠體溶液；取上述膠體溶液進(jìn)行真空抽濾，再經(jīng)室溫干燥15小時(shí)，得到納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末。

最后，取上述納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末放入管式爐中，在氬氣氣氛下500℃退火18小時(shí)，既得摻碳納米鈦酸鋰粉末。

本實(shí)施例還提供一種電池負(fù)極材料的制備方法，其包括應(yīng)用上述納米鈦酸鋰的制備方法制備電池負(fù)極材料。上述納米鈦酸鋰的制備方法得到的產(chǎn)品摻碳納米鈦酸鋰即為電池負(fù)極材料。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供一種納米鈦酸鋰的制備方法，其包括以下步驟：

首先，以Ti₂AlC粉末為原料，以不銹鋼球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，球料質(zhì)量比為5：1，放入球磨罐中，在行星式球磨機(jī)上按照300r/min的轉(zhuǎn)速球磨3小時(shí)，得到Ti₂AlC超細(xì)粉末；室溫下，用去離子水充分?jǐn)嚢枋箽溲趸嚾芙猓苽錆舛葹?mol/L氫氧化鋰水溶液；將上述Ti₂AlC超細(xì)粉末加入上述氫氧化鋰水溶液中，其中每50mL氫氧化鋰水溶液加入0.5gTi₂AlC超細(xì)粉末，將混合溶液在室溫下超聲1小時(shí)，得到渾濁的懸浮液。

其次，取上述懸浮液，倒入聚四氟乙烯內(nèi)膽中，再裝入水熱釜中，置于烘箱中加熱到240℃并保溫48小時(shí)，待冷卻后打開反應(yīng)釜，將聚四氟乙烯內(nèi)膽中的上層清液倒出，再取出底部的泥狀沉淀；將泥狀沉淀，倒入燒杯，先用去離子水洗滌兩次，再用無水乙醇洗滌一次，將洗滌后的沉淀加入去離子水中，在室溫條件下超聲3小時(shí)，分離沉淀物，得到膠體溶液；取上述膠體溶液進(jìn)行真空抽濾，再經(jīng)室溫干燥15小時(shí)，得到納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末。

最后，取上述納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末放入管式爐中，在氬氣氣氛下500℃退火18小時(shí)，既得摻碳納米鈦酸鋰粉末。

本實(shí)施例還提供一種電池負(fù)極材料的制備方法，其包括應(yīng)用上述納米鈦酸鋰的制備方法制備電池負(fù)極材料。上述納米鈦酸鋰的制備方法得到的產(chǎn)品摻碳納米鈦酸鋰即為電池負(fù)極材料。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供一種納米鈦酸鋰的制備方法，其包括以下步驟：

首先，以Ti₂AlC粉末為原料，以不銹鋼球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，球料質(zhì)量比為5：1，放入球磨罐中，在行星式球磨機(jī)上按照300r/min的轉(zhuǎn)速球磨3小時(shí)，得到Ti₂AlC超細(xì)粉末；室溫下，用去離子水充分?jǐn)嚢枋箽溲趸嚾芙?，制備濃度?mol/L氫氧化鋰水溶液；將上述Ti₂AlC超細(xì)粉末加入上述氫氧化鋰水溶液中，其中每50mL氫氧化鋰水溶液加入0.5gTi₂AlC超細(xì)粉末，將混合溶液在室溫下超聲1小時(shí)，得到渾濁的懸浮液。

其次，取上述懸浮液，倒入聚四氟乙烯內(nèi)膽中，再裝入水熱釜中，置于烘箱中加熱到240℃并保溫48小時(shí)，待冷卻后打開反應(yīng)釜，將聚四氟乙烯內(nèi)膽中的上層清液倒出，再取出底部的泥狀沉淀；將泥狀沉淀，倒入燒杯，先用去離子水洗滌兩次，再用無水乙醇洗滌一次，將洗滌后的沉淀加入去離子水中，在室溫條件下超聲3小時(shí)，分離沉淀物，得到膠體溶液；取上述膠體溶液進(jìn)行真空抽濾，再經(jīng)室溫干燥15小時(shí)，得到納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末。

最后，取上述納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末放入管式爐中，在氬氣氣氛下600℃退火18小時(shí)，既得摻碳納米鈦酸鋰粉末。

本實(shí)施例還提供一種電池負(fù)極材料的制備方法，其包括應(yīng)用上述納米鈦酸鋰的制備方法制備電池負(fù)極材料。上述納米鈦酸鋰的制備方法得到的產(chǎn)品摻碳納米鈦酸鋰即為電池負(fù)極材料。

實(shí)施例5

本實(shí)施例提供一種納米鈦酸鋰的制備方法，其包括以下步驟：

首先，以Ti₂AlC粉末為原料，以不銹鋼球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，球料質(zhì)量比為4：1，放入球磨罐中，在行星式球磨機(jī)上按照280r/min的轉(zhuǎn)速球磨2.5小時(shí)，得到Ti₂AlC超細(xì)粉末；室溫下，用去離子水充分?jǐn)嚢枋箽溲趸嚾芙猓苽錆舛葹?.8mol/L氫氧化鋰水溶液；將上述Ti₂AlC超細(xì)粉末加入上述氫氧化鋰水溶液中，其中每50mL氫氧化鋰水溶液加入0.4gTi₂AlC超細(xì)粉末，將混合溶液在室溫下超聲1小時(shí)，得到渾濁的懸浮液。

其次，取上述懸浮液，倒入聚四氟乙烯內(nèi)膽中，再裝入水熱釜中，置于烘箱中加熱到200℃并保溫12小時(shí)，待冷卻后打開反應(yīng)釜，將聚四氟乙烯內(nèi)膽中的上層清液倒出，再取出底部的泥狀沉淀；取上述泥狀沉淀，加入去離子水中，在室溫條件下超聲2.5小時(shí)，分離沉淀物，得到膠體溶液；取上述膠體溶液進(jìn)行真空抽濾，再經(jīng)室溫干燥13小時(shí)，得到納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末。

最后，取上述納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末放入管式爐中，在氬氣氣氛下500℃退火15小時(shí)，既得摻碳納米鈦酸鋰粉末。

本實(shí)施例還提供一種電池負(fù)極材料的制備方法，其包括應(yīng)用上述納米鈦酸鋰的制備方法制備電池負(fù)極材料。上述納米鈦酸鋰的制備方法得到的產(chǎn)品摻碳納米鈦酸鋰即為電池負(fù)極材料。

實(shí)施例6

本實(shí)施例提供一種納米鈦酸鋰的制備方法，其包括以下步驟：

首先，以Ti₂AlC粉末為原料，以不銹鋼球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，球料質(zhì)量比為6：1，放入球磨罐中，在行星式球磨機(jī)上按照320r/min的轉(zhuǎn)速球磨3.5小時(shí)，得到Ti₂AlC超細(xì)粉末；室溫下，用去離子水充分?jǐn)嚢枋箽溲趸嚾芙猓苽錆舛葹?.2mol/L氫氧化鋰水溶液；將上述Ti₂AlC超細(xì)粉末加入上述氫氧化鋰水溶液中，其中每50mL氫氧化鋰水溶液加入0.6gTi₂AlC超細(xì)粉末，將混合溶液在室溫下超聲1.5小時(shí)，得到渾濁的懸浮液。

其次，取上述懸浮液，倒入聚四氟乙烯內(nèi)膽中，再裝入水熱釜中，置于烘箱中加熱到220℃并保溫48小時(shí)，待冷卻后打開反應(yīng)釜，將聚四氟乙烯內(nèi)膽中的上層清液倒出，再取出底部的泥狀沉淀；取上述泥狀沉淀，倒入燒杯，先用去離子水洗滌兩次，再用無水乙醇洗滌一次，將洗滌后的沉淀加入去離子水中，在室溫條件下超聲3.5小時(shí)，分離沉淀物，得到膠體溶液；取上述膠體溶液進(jìn)行真空抽濾，再經(jīng)室溫干燥18小時(shí)，得到納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末。

最后，取上述納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末放入管式爐中，在氮?dú)鈿夥障?00℃退火16小時(shí)，既得摻碳納米鈦酸鋰粉末。

本實(shí)施例還提供一種電池負(fù)極材料的制備方法，其包括應(yīng)用上述納米鈦酸鋰的制備方法制備電池負(fù)極材料。上述納米鈦酸鋰的制備方法得到的產(chǎn)品摻碳納米鈦酸鋰即為電池負(fù)極材料。

實(shí)施例7

本實(shí)施例提供一種納米鈦酸鋰的制備方法，其包括以下步驟：

首先，以Ti₂AlC粉末為原料，以不銹鋼球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，球料質(zhì)量比為5：1，放入球磨罐中，在行星式球磨機(jī)上按照300r/min的轉(zhuǎn)速球磨3小時(shí)，得到Ti₂AlC小于400目的超細(xì)粉末；室溫下，用去離子水充分?jǐn)嚢枋箽溲趸嚾芙?，制備濃度?mol/L氫氧化鋰水溶液；將上述Ti₂AlC超細(xì)粉末加入上述氫氧化鋰水溶液中，其中每50mL氫氧化鋰水溶液加入0.5gTi₂AlC超細(xì)粉末，將混合溶液在室溫下超聲1小時(shí)，得到渾濁的懸浮液。

其次，取上述懸浮液，倒入聚四氟乙烯內(nèi)膽中，再裝入水熱釜中，置于烘箱中加熱到220℃并保溫20小時(shí)，待冷卻后打開反應(yīng)釜，將聚四氟乙烯內(nèi)膽中的上層清液倒出，再取出底部的泥狀沉淀；取上述泥狀沉淀，加入去離子水中，在室溫條件下超聲3小時(shí)，分離沉淀物，得到膠體溶液；取上述膠體溶液進(jìn)行真空抽濾，再經(jīng)室溫干燥10小時(shí)，得到納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末。

最后，取上述納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末放入管式爐中，在氬氣氣氛下550℃退火18小時(shí)，既得摻碳納米鈦酸鋰粉末。

本實(shí)施例還提供一種電池負(fù)極材料的制備方法，其包括應(yīng)用上述納米鈦酸鋰的制備方法制備電池負(fù)極材料。上述納米鈦酸鋰的制備方法得到的產(chǎn)品摻碳納米鈦酸鋰即為電池負(fù)極材料。

對比例

(1)取5g鈦酸四丁酯溶入5ml乙醇，經(jīng)充分?jǐn)嚢柚频免佀崴亩□ヒ掖既芤海?/p>

(2)室溫下用去離子水充分?jǐn)嚢枋箽溲趸嚾芙猓玫綒溲趸囁芤?，濃度?mol/L；

(3)取蔗糖加入步驟(2)制得的氫氧化鋰水溶液混合得到第一混合溶液，其中每50mL氫氧化鋰水溶液加入0.5g蔗糖；

(4)取步驟(3)中的第一混合溶液滴加入步驟(1)中的鈦酸四丁酯乙醇溶液并攪拌1小時(shí)，得到白色分散液；

(5)取步驟(4)中的白色分散液，倒入聚四氟乙烯內(nèi)膽中，再裝入水熱釜中，置于烘箱中加熱到180℃并保溫24小時(shí)，待冷卻后打開反應(yīng)釜，將聚四氟乙烯內(nèi)膽中的上層清液倒出，再取出底部的泥狀沉淀；

(6)取步驟(5)中的泥狀沉淀，倒入燒杯，先用去離子水洗滌兩次，再用無水乙醇洗滌一次；洗滌后加入與步驟(3)中使用的氫氧化鋰水溶液體積等量的去離子水配制成第二混合溶液液，再將第二混合溶液在室溫條件下超聲3小時(shí)，即制得懸浮液；

(7)取步驟(6)中的懸浮液倒入抽濾瓶中真空抽濾再經(jīng)室溫干燥15小時(shí)，得到鈦酸鋰前驅(qū)體粉末；

(8)取步驟(7)中所得的鈦酸鋰前驅(qū)體粉末放入管式爐中，在氬氣氣氛下500℃退火18小時(shí)，既得摻碳鈦酸鋰粉末。

試驗(yàn)例1

將實(shí)施例1-4中制備的納米鈦酸鋰粉末進(jìn)行性能測試和鋰電池性能的測試：

性能測試：將實(shí)施例1-4中制備的產(chǎn)品進(jìn)行XRD測試，確定產(chǎn)品是否為納米碳酸鋰，結(jié)果見圖1；通過SEM對實(shí)施例1-4中所得產(chǎn)品的粒徑進(jìn)行了分析，結(jié)果見圖2；通過EDS能譜分析測定了產(chǎn)品的含碳率，結(jié)果見表1。

由圖1中的XRD圖譜可知，實(shí)施例1-4中制備的產(chǎn)品為鈦酸鋰，由圖2中的SEM結(jié)果圖可知，產(chǎn)品鈦酸鋰的粒徑約為40nm，屬于納米級(jí)別的粒子。

鋰電池性能測試：按實(shí)施例1-4粉末：聚偏氟乙烯(PVDF)：乙炔黑＝8:1:1的質(zhì)量比稱取，添加適量1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作為溶劑，在超聲清洗機(jī)中超聲30min，攪拌12h，得到均勻的漿狀物。將漿狀物均勻涂布于直徑為15mm的圓片銅箔的表面，涂層厚度以15-60um為宜。將涂好的銅箔放入真空干燥箱中，以120℃真空干燥24h，既得到鋰電池正極片。以鋰片為負(fù)極，以聚乙烯制備電池隔膜，以EC/EMC/DMC+LiPF₆(1mol/L)為電解液，組裝CR2032扣式電池。在常溫下，采用新威高精度電池檢測系統(tǒng)，在1-2.5V的范圍內(nèi)進(jìn)行恒電流充放電試驗(yàn)，1C＝175mAh/g，測試材料的充放電曲線、容量及庫倫效率，測試電流密度為1-50C，測試結(jié)果見表1。

表1產(chǎn)品的性能及鋰電池性能測試結(jié)果

從表1的結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明制備的鈦酸鋰材料平均粒徑在40nm左右，同時(shí)具有較好的高倍率放電性能及優(yōu)異的循環(huán)性能。對比例是針對一般方法制備的摻碳鈦酸鋰作為鋰電池負(fù)極材料進(jìn)行測試，相對于對比例，本發(fā)明實(shí)施例1-4所制備的摻碳納米鈦酸鋰作為鋰電池的負(fù)極材料顯現(xiàn)出更優(yōu)異的性能，具有較好的高倍率放電性能及優(yōu)異的循環(huán)性能。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種納米碳酸鋰的制備方法及電池負(fù)極材料的制備方法，采用Ti₂AlC超細(xì)粉末與氫氧化鋰水溶液先制備成懸浮液，水熱反應(yīng)后得到泥狀沉淀，將泥狀沉淀進(jìn)行再溶解后去除沉淀得到膠體溶液，在將膠體溶液過濾得納米鈦酸鋰前驅(qū)體粉末，再煅燒得到結(jié)晶的納米鈦酸鋰粉末。此工藝過程制備的納米鈦酸鋰為超細(xì)納米顆粒，分散性好，且產(chǎn)品中含有少量導(dǎo)電性好且分布均勻的碳。電池負(fù)極材料的制備方法，其應(yīng)用上述納米鈦酸鋰的制備方法制備電池負(fù)極材料，產(chǎn)品為高分散性的摻碳納米鈦酸鋰，碳分布均勻，是一種容量高且倍率性能好的鋰電池負(fù)極材料。

以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。