一种磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术实施例涉及一种磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料及其制备方法和应用。制备方法包括：将铝源和磷源按比例加入去离子水中，制成磷酸铝溶液；将磷酸钛铝锂粉体加入去离子水中，并与所述磷酸铝溶液进行搅拌混合，制备得到固含量为10％

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂电池材料制备
，尤其涉及一种磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，锂离子电池已广泛应用于电动汽车、3C电子、储能等领域。然而，近年来频发的锂离子电池起火事件使人们越来越重视锂离子电池的安全性。
[0003]固态电解质材料中，Li
1.3
Al
0.3
Ti
1.7
(PO4)3(LATP)因具有高离子电导率(10
‑4S/cm)引起人们的广泛关注。它是由NASICON型LiTi2(PO4)3(LTP)通过用Al
3+
部分取代Ti
4+
而得到的。由于Ti
4+
和Al
3+
具有良好的电化学氧化还原可逆性，因此LATP可用作锂离子电池的正极材料。
[0004]但目前，包括LATP在内的固态电解质普遍受制于低的离子导电率、高的界面阻抗以及低的循环倍率而阻碍了产业化应用；尤其是其低的离子导电率严重阻碍其取代液态电解质的进程。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料及其制备方法和应用。采用磷酸盐包覆磷酸钛铝锂材料，能保持包覆层内部磷酸钛铝锂材料在电化学反应过程中结构稳定，降低电解液对磷酸钛铝锂材料的溶解腐蚀的副反应发生，降低界面阻抗，提高了磷酸钛铝锂材料的离子电导率和循环倍率性。
[0006]为此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料的制备方法，包括：
[0007]将铝源和磷源按比例加入去离子水中，制成磷酸铝溶液；
[0008]将磷酸钛铝锂粉体加入去离子水中，并与所述磷酸铝溶液进行搅拌混合，制备得到固含量为10％
‑
50％的混合溶液；
[0009]将所述混合溶液进行干燥，得到混合物；
[0010]将所述混合物在惰性气氛中进行烧结处理，得到磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料。
[0011]优选的，所述铝源包括氧化铝和/或氢氧化铝；所述磷源包括磷酸、氧化磷或磷酸二氢铵中的一种或几种；
[0012]所述铝源和磷源的添加质量比例为2：1
‑
1：2。
[0013]优选的，所述磷酸钛铝锂粉体的平均粒径为0.3微米
‑
0.5微米；所述混合溶液中，磷酸铝的质量为磷酸钛铝锂的质量的0.2％
‑
2％。
[0014]优选的，所述搅拌混合的搅拌速率为1000rmp
‑
2000rmp,搅拌时间为1小时
‑
5小时。
[0015]优选的，所述干燥包括真空干燥，干燥温度为100℃
‑
150℃，干燥时间为10小时
‑
24小时。
[0016]优选的，所述烧结处理的温度为600℃
‑
850℃，保温时间为5小时
‑
10小时，升温速
率为2℃/min
‑
5℃/min，
[0017]优选的，所述惰性气氛为氮气气氛，氮气纯度大于98％，氮气流速为0.1m3/h
‑
1m3/h。
[0018]第二方面，本专利技术实施例提供了一种上述第一方面所述的制备方法制备得到的磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料。
[0019]优选的，所述磷酸钛铝锂的化学式为Li
1+x
Al
x
Ti2‑
x
(PO4)3，x＝0.3～0.5，所述磷酸铝的化学式为AlPO4。
[0020]第三方面，本专利技术实施例提出了一种锂电池，包括上述第一方面所述的制备方法制备得到的磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料。
[0021]本专利技术实施例提供的磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料的制备方法，以铝源和磷源发生化学反应生成磷酸铝，沉积附着在磷酸钛铝锂材料外层表面，烧结将磷酸铝均匀包覆在磷酸钛铝锂表面，通过该方法制备得到包覆程度均一，效果良好的包覆改性物，能够保持包覆层内部磷酸钛铝锂材料在电化学反应过程中结构稳定，降低电解液对磷酸钛铝锂材料的溶解腐蚀的副反应发生，降低界面阻抗，提高了磷酸钛铝锂材料的离子电导率和循环倍率性。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例提供的磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料的制备方法流程图。
具体实施方式
[0023]下面通过附图和具体的实施例，对本专利技术进行进一步的说明，但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本专利技术，即并不意于限制本专利技术的保护范围。
[0024]本专利技术实施例提供了一种磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料的制备方法，如图1所示，主要步骤包括：
[0025]步骤110，将铝源和磷源按比例加入去离子水中，制成磷酸铝溶液；
[0026]其中，铝源包括氧化铝和/或氢氧化铝；磷源包括磷酸、氧化磷或磷酸二氢铵中的一种或几种；优选的，铝源和磷源的添加质量比例为2：1
‑
1：2。
[0027]步骤120，将磷酸钛铝锂粉体加入去离子水中，并与磷酸铝溶液进行搅拌混合，制备得到固含量为10％
‑
50％的混合溶液；
[0028]其中，磷酸钛铝锂粉体的平均粒径为0.3微米
‑
0.5微米。
[0029]在所得混合溶液中，磷酸铝的质量为磷酸钛铝锂的质量的0.2％
‑
2％。
[0030]搅拌混合的搅拌速率为1000rmp
‑
2000rmp,搅拌时间为1小时
‑
5小时。
[0031]步骤130，将混合溶液进行干燥，得到混合物；
[0032]干燥可以具体包括真空干燥，干燥温度为100℃
‑
150℃，干燥时间为10小时
‑
24小时。
[0033]步骤140，将混合物在惰性气氛中进行烧结处理，得到磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料。
[0034]具体的，惰性气氛优选为氮气气氛，氮气纯度大于98％，氮气流速为0.1m3/h
‑
1m3/h。
[0035]烧结处理的温度为600℃
‑
850℃，保温时间为5小时
‑
10小时，升温速率为2℃/min
‑
5℃/min，烧结处理后自然降温，即可得到磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料。
[0036]通过以上方法制备得到的磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料，其磷酸钛铝锂的化学式为Li
1+x
Al
x
Ti2‑
x
(PO4)3，x＝0.3～0.5，磷酸铝的化学式为AlPO4。以上所得的磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料可作为电极材料应用于锂电池中。
[0037]本专利技术实施例提供的磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料的制备方法，以铝源和磷源发生化学反应生成磷酸铝，沉积附着在磷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将铝源和磷源按比例加入去离子水中，制成磷酸铝溶液；将磷酸钛铝锂粉体加入去离子水中，并与所述磷酸铝溶液进行搅拌混合，制备得到固含量为10％
‑
50％的混合溶液；将所述混合溶液进行干燥，得到混合物；将所述混合物在惰性气氛中进行烧结处理，得到磷酸铝包覆磷酸钛铝锂材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝源包括氧化铝和/或氢氧化铝；所述磷源包括磷酸、氧化磷或磷酸二氢铵中的一种或几种；所述铝源和磷源的添加质量比例为2：1
‑
1：2。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸钛铝锂粉体的平均粒径为0.3微米
‑
0.5微米；所述混合溶液中，磷酸铝的质量为磷酸钛铝锂的质量的0.2％
‑
2％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌混合的搅拌速率为1000rmp
‑
2000rmp,搅拌时间为1小时
‑
5小时。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：申彤，曹文卓，沈德赟，张新华，周建飞，翁启东，李婷，
申请(专利权)人：湖州南木纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：