本发明专利技术公开了属于电化学电源材料制备技术领域的一种锂离子二次电池用的钛酸铁锂正极材料及其水热合成的制备方法。本发明专利技术以含锂、含钛和含铁的化合物为原料，通过调节水热反应工艺参数，直接得到钛酸铁锂Li2FeTiO4正极材料。相对于固相法、溶胶凝胶法，更易得到纯相和纳米化。该合成方法提供了制备钛酸铁锂Li2FeTiO4正极材料的方法，在锂离子电池正极材料领域具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学电源材料制备
，尤其涉及一种锂离子二次电池用的钛酸铁锂正极材料及其水热合成的制备方法。
技术介绍
锂离子二次电池已经广泛应用于各种便携式电池产品，近年来电动车和混合动カ 车的储能装置的需求对锂离子二次电池及其电极材料提出更高的要求，正极材料是其关键性组成部分，寻求廉价、安全、环境友好并具有高比能量的锂离子二次电池正极材料成为锂离子二次电池领域的研究热点。Li2MTiO4 (M = Mn、Fe、Co、Ni)是ー类新型正极材料，其为立方岩盐结构，具有理论容量大、在较高电位下更容易嵌入/脱嵌、可逆性和稳定性好等优点，是ー种很有应用前景的锂二次电池正极材料。在这一族中，Li2FeTiO4理论容量可达295mAh/g，工作电压适中，原料来源广泛、廉价、环保，是近年刚刚开始研究的正极材料。Gopalakrishnan等最早报道了Li2MTi04(M = Mn，Fe，Co，Ni)系列材料，其中采用两步固相法合成了 Li2FeTiO4正极材料，具体是第一步将Li2C03、FeC204 ·2Η20和TiO2在空气中810°C高温煅烧24h，制得Li2Fe2/3Ti04 ；第二步与化学计量的Fe粉混合后，在高纯氩气中900°C高温煅烧3天，得到Li2FeTiOLitty Sebastian, J. Gopalakrishnan, Journal of Solid State Chemistry,2003,172 171-177，此高温固相反应方法过程复杂，能耗大。KUzma等采用溶胶-凝胶法，以锐钛矿相Ti02、Li0H -H2O和柠檬酸铁为原料，柠檬酸、こニ醇为络合剂，将以上试剂按计量比混合，60°C下干燥成干凝胶，在C0/C02(1 I)气氛环境下700°C煅烧，得到Li2FeTiO4 [MirjanaKiizma, Robert Dominko, Anton Meden, Darko Makovec, Marjan Bele, Janko Jamnik,Miran Gaberscek> Journal of Power Sources, 2009,189 :81-88 和斯洛文尼亚专利，M. Kiiezma, R. Dominko, M. Bele, M. Gaberscek, J. Jamnik, Slovenia Pat. AppI. P-200800065,申请日:2008-03-27,同时的欧洲专利 EP2260005A2, W02009120156A2，2009-01-10，但所得Li2FeTiO4存在少量杂相，电化学性能较低。针对以上高温固相法和溶胶-凝胶法的不足，水热合成方法操作简单，反应温度低，晶体生长充分，产物相纯，形貌可控，容易制得纳米级粉体，在其他锂离子电池正极材料中已有应用，但合成Li2FeTiO4还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂离子二次电池用的钛酸铁锂正极材料及其水热合成的制备方法。目的在于公开一种在水热环境中，以含锂、含钛和含铁的化合物为原料，通过调节反应エ艺參数制备钛酸铁锂正极材料的技术方案。本专利技术钛酸铁锂正极材料水热合成制备方法，其特征在于，是以含锂、含钛和含铁的化合物为原料，通过调节水热反应エ艺參数制备Li2FeTiO4正极材料的方法，其具体步骤为将母体原料为锂原料、铁原料和钛原料按Li : Fe : Ti = X : I : 1(2<χ<4)摩尔配比称取并溶于80ml去离子水中，倒入带有聚四氟こ烯内衬的不锈钢反应釜中，密封后将反应釜放入均相反应器，在150° C 200°C下水热反应24 72h。反应完成后取出反应釜，冷却至室温，取出反应产物。用去离子水和酒精进行洗涤、过滤、干燥后，即得到Li2FeTiO4正极材料粉体。所述锂原料为锂盐包括一水氢氧化锂(LiOH H2O)、こ酸锂(LiCH3COO · 2H20)中的ー种；铁原料包括草酸亚铁(FeC2O4 ·2Η20)，氯化亚铁(FeCl2 ·4Η20)、硫酸亚铁(FeSO4 ·7Η20)中的ー种；钛原料包括钛酸四丁酯(Ti (OCH2CH2CH2CH3)4), ニ氧化钛(TiO2)中的ー种。所述水热反应温度为150°C 200°C。所述水热反应时间为24 72h。所述水热反应中锂原料为こ酸锂时,反应前调节溶液pH值为2 12。本专利技术的有益效果在干与其他方法相比，操作简单，反应温度低，晶体生长充分，产物相纯，形貌可控，容易制得纳米级粉体。该合成方法提供了制备钛酸铁锂正极材料的新方法，在锂离子电池正极材料领域具有广泛的应用前景。附图说明图I为实施例I中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图2为实施例2中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图3为实施例3中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图4为实施例4中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图5为实施例5中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图6为实施例6中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图7为实施例7中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图8为实施例8中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图9为实施例9中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图10为实施例10中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图11为实施例11中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图12为实施例12中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图13为实施例13中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图14为实施例14中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图15为实施例15中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图16为实施例16中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图17为实施例17中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。图18为实施例18中正极材料的微观形貌图(SEM照片)。具体实施例方式本专利技术提供一种锂离子二次电池用的钛酸铁锂正极材料及其水热合成的制备方法。下面通过实施例，对本专利技术的突出特点和显著特点作进ー步阐述，仅在于说明本专利技术而决不限制本专利技术。实施例I将3.3568g—水氢氧化锂、7.9524g氯化亚铁和13. 6144g钛酸四丁酯(摩尔比2:1: I)溶于80ml去离子水中，倒入IOOml聚四氟こ烯罐中，密封后装入不锈钢反应釜中，放入均相反应器150°C晶化反应24h。反应完毕后取出反应釜，冷却至室温。将所得的晶化产物取出，用酒精和去离子水进行洗涤、过滤、干燥后即得到Li2FeTiO4粉体。实施例2将8. 1608gこ酸锂、11. 1208g硫酸亚铁和13. 6144g钛酸四丁酯(摩尔比 2:1: I)溶于80ml去离子水中，用氨水调节pH值至12,倒入IOOml聚四氟こ烯罐中，密封后装入不锈钢反应釜中，放入均相反应器175°C晶化反应48h。反应完毕后取出反应釜，冷却至室温。将所得的晶化产物取出，用酒精和去离子水进行洗涤、过滤、干燥后即得到Li2FeTiO4 粉体。实施例3将12. 2412gこ酸锂、7. 1959g草酸亚铁和3. 1952g ニ氧化钛(摩尔比3 I I)溶于80ml去离子水中，用稀盐酸调节pH值至2，倒入IOOml聚四氟こ烯罐中，密封后装入不锈钢反应釜中，放入均相反应器200°C晶化反应72h。反应完毕后取出反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锂离子二次电池用的钛酸铁锂正极材料及其水热合成的制备方法，本发明钛酸铁锂正极材料水热合成制备方法，其特征在于，是以含锂、含钛和含铁的化合物为原料，通过调节水热反应エ艺參数制备Li2FeTiO4正极材料的方法，其具体步骤为 将母体原料为锂原料、铁原料和钛原料按Li : Fe : Ti = x : I : 1(2<χ<4)摩尔配比称取并溶于80ml去离子水中，倒入带有聚四氟こ烯内衬的不锈钢反应釜中，密封后将反应釜放入均相反应器，在150°C 200°C下水热反应24 72h。反应完成后取出反应釜，冷却至室温，取出反应产物。用去离子水和酒精进行洗涤、过滤、干燥后，即得到Li2FeTiO4正极材料粉体。2.根据权利要求I所述锂离子二次电池用的钛酸铁锂正极材料及其水热合成的制备方法，其特征在干，所述锂原料为...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗绍华，徐彩虹，李亚敏，蔡方田，张雅倩，刘瑶，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：
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