tics TriStar II 3020比表面積和孔隙度吸附儀檢測(cè)獲得；樣品電極的電化學(xué)性能經(jīng)上海辰華儀器有限公司CHI660E電化學(xué)工作站檢測(cè)獲得。
[0040]實(shí)施例1
[0041 ] 一種碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，步驟如下:
[0042]往50mL體積比為1:1的正丁醇/無(wú)水乙醇的混合溶液中加入2.lmL鈦酸四丁酯，攪拌使其溶解，得混合液A ;
[0043]往10mL蒸餾水中加入1.48mL 50wt%的植酸和0.15g氫氧化鋰，攪拌使其溶解，得混合液B ;
[0044]100轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢钘l件下，將混合液B滴加至混合液A中，繼續(xù)攪拌lh，得混合液C ;
[0045]將混合液C抽濾，所得固體置于40°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥10h，得固體粉末D ；
[0046]將固體粉末D轉(zhuǎn)移至陶瓷坩禍中，將坩禍置于管式爐中，于氮?dú)夥障聫氖覝亻_始升溫至750°C，保溫2h，升溫速率5°C min \自然冷卻至室溫，得碳包覆介孔磷酸鈦鋰樣品S~1 ο
[0047]實(shí)施例2
[0048]—種碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，步驟如下:
[0049]往60mL體積比為4:1的異丁醇/無(wú)水乙醇的混合溶液中加入2mL鈦酸四異丙酯，攪拌使其溶解，得混合液A ;
[0050]往10mL蒸餾水中加入1.48mL 50wt %的植酸和0.22g醋酸鋰，攪拌使其溶解，得混合液B ;
[0051 ] 400轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢钘l件下，將混合液B滴加至混合液A中，繼續(xù)攪拌2h，得混合液C ;
[0052]將混合液C抽濾，所得固體置于80 V鼓風(fēng)干燥箱中干燥6h，得固體粉末D ；
[0053]將固體粉末D轉(zhuǎn)移至陶瓷坩禍中，將坩禍置于管式爐中，于氬氣氛下從室溫開始升溫至750°C，保溫3h，升溫速率5°C min \自然冷卻至室溫，得碳包覆介孔磷酸鈦鋰樣品S-2。
[0054]實(shí)施例3
[0055]—種碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，步驟如下:
[0056]往60mL體積比為3:1的異丁醇/無(wú)水乙醇的混合溶液中加入2mL鈦酸四異丙酯，攪拌使其溶解，得混合液A ;
[0057]往10mL蒸饋水中加入1.48mL 50wt%的植酸和0.78g 一水合硫酸鋰，攪拌使其溶解，得混合液B;
[0058]300轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢钘l件下，將混合液B滴加至混合液A中，繼續(xù)攪拌2h，得混合液C ;
[0059]將混合液C抽濾，所得固體置于60 V鼓風(fēng)干燥箱中干燥6h，得固體粉末D ；
[0060]將固體粉末D轉(zhuǎn)移至陶瓷坩禍中，將坩禍置于管式爐中，于氬氣氛下從室溫開始升溫至750°C，保溫4h，升溫速率5°C min \自然冷卻至室溫，得碳包覆介孔磷酸鈦鋰樣品S-3。
[0061]結(jié)果分析
[0062]圖1是樣品S_1、S_2和S_3的X-射線粉末衍射圖。從圖中可以看出，所制備的二個(gè)樣品的各衍射峰的位置和文獻(xiàn)報(bào)道的菱心六方磷酸鈦鋰(JCPDS n0.35-0754)的各衍射峰的位置吻合得很好，說(shuō)明三個(gè)樣品均屬于菱心六方磷酸鈦鋰。
[0063]圖2為樣品S-1的拉曼光譜圖。圖2中不僅有磷酸鈦鋰的拉曼光譜峰(位于346，439和998cm 1的峰)，也有表示部分石墨化的碳層的拉曼光譜峰(位于1340和1560cm 1的峰)，這說(shuō)明樣品S-1為部分石墨化碳層包覆的磷酸鈦鋰。
[0064]磷酸鈦鋰表面的碳層也可以從樣品的碳元素分布圖(圖3)得到證實(shí)。圖3顯示，樣品S-1中碳元素分布均勻，說(shuō)明碳層均勻地包覆在磷酸鈦鋰顆粒表面。
[0065]圖4是樣品S-1的掃描電鏡圖。從圖4可以看出，樣品S-1是由顆粒尺寸小于150nm的顆粒組成的。樣品的透射電鏡圖也證實(shí)了這一點(diǎn)(圖5a)。圖5b中樣品的晶面間距為0.363nm，和磷酸鈦鋰的(113)晶面間距正好吻合，在晶格條紋停止的顆粒邊緣為碳層，上述結(jié)果表明樣品S-1為碳包覆的磷酸鈦鋰。
[0066]圖6為樣品S-1和S-2的氮?dú)馕摳降葴鼐€圖。從圖6可以看出，兩樣品的吸脫附等溫線均為具有比滯后環(huán)的第IV類吸脫附等溫線，此類具有H2滯后環(huán)的第IV類吸脫附等溫線為介孔材料的特征吸脫附等溫線，說(shuō)明兩樣品為介孔材料。這一點(diǎn)也可以從它們的孔徑分布圖(圖7)得到驗(yàn)證，圖7中樣品S-ι的孔徑分布集中于4nm處，樣品S-2的孔徑分布集中于6nm處，進(jìn)一步表明樣品S-1和S-2為碳包覆的介孔磷酸鈦鋰。跟文獻(xiàn)相比，本發(fā)明制備的碳包覆磷酸鈦鋰樣品的比表面積較大，S-1和S-2樣品的比表面積分別為71cm2g 1和 66cm2g:0
[0067]對(duì)比例
[0068]如前所述，比表面積較大的介孔材料具有相對(duì)于同類非介孔材料具有較好的電化學(xué)性能。為了驗(yàn)證本發(fā)明所制備的碳包覆介孔磷酸鈦鋰具有相對(duì)于碳包覆非介孔磷酸鈦鋰更好的電化學(xué)性能，在本對(duì)比例中提供了碳包覆非介孔磷酸鈦鋰的制備過(guò)程如下:
[0069]往50mL體積比為1:1的無(wú)水乙醇/蒸餾水的混合溶液中加入2.lmL鈦酸四丁酯，攪拌，得混合液A ;
[0070]往10mL蒸餾水中加入1.48mL 50 %的植酸和0.15g氫氧化鋰，攪拌使其溶解，得混合液B ;
[0071 ] 100轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢钘l件下，將混合液B滴加至混合液A中，繼續(xù)攪拌lh，得混合液C ;
[0072]將混合液C抽濾，所得固體置于40°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥10h，得固體粉末D ；
[0073]將固體粉末D轉(zhuǎn)移至陶瓷坩禍中，將坩禍置于管式爐中，于氮?dú)夥障聫氖覝亻_始升溫至750°C，保溫2h，升溫速率5°Cmin \自然冷卻至室溫，得碳包覆非介孔磷酸鈦鋰樣品
S—4o
[0074]經(jīng)比表面分析儀檢測(cè)，樣品S-4的比表面積為41cm2g \
[0075]試驗(yàn)例
[0076]上述制備的碳包覆磷酸鈦鋰在制備工作電極中的應(yīng)用，步驟如下:
[0077]將碳包覆介孔磷酸鈦鋰樣品S-1 (活性物質(zhì))、乙炔黑和聚四氟乙烯(PTFE)按質(zhì)量比80:10:10混合，加入N-甲基吡咯烷酮，將混合物研磨、調(diào)成糊狀物，將糊狀物均勻涂布在lcm2的不銹鋼絲網(wǎng)上，涂布的含氮聚合物樣品S-1的質(zhì)量為3?4mg ;然后置于80°C的真空干燥箱中(真空度0.095MPa)干燥12h，得工作電極。
[0078]按照同樣的制備方法，可制備樣品S-4的工作電極。
[0079]以lmol I/1硫酸鋰為電解液、鉑片電極為對(duì)電極、標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極為參比電極，采用三電極體系檢測(cè)工作電極的電化學(xué)性能。
[0080]結(jié)果分析
[0081]圖8是工作電極S-1和工作電極S-4的比容量隨電流密度變化的關(guān)系曲線。從圖8可以看出，在相同電流密度下，工作電極S-1的比容量明顯高于工作電極S-4的比容量；這說(shuō)明碳包覆介孔磷酸鈦鋰的電化學(xué)性能明顯優(yōu)于碳包覆非介孔磷酸鈦鋰的電化學(xué)性能。
[0082]綜上，本發(fā)明提供了一種制備碳包覆介孔磷酸鈦鋰的簡(jiǎn)單方法，由本發(fā)明制備的碳包覆介孔磷酸鈦鋰具有較好的電化學(xué)性能，適合用作水系鋰電池的電極材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，包括步驟如下: a.將鈦酸酯溶解于丁醇/無(wú)水乙醇的混合溶液中，得混合液A; b.將金屬鋰鹽和植酸溶解于蒸餾水中，得混合液B;c.在室溫、攪拌條件下，將混合液B滴加至混合液A中，繼續(xù)攪拌1?2h，得混合液C； d.將混合液C進(jìn)行固液分離，將所得固體進(jìn)行干燥，得固體粉末D; e.將粉末D在惰性氣體中進(jìn)行熱處理，得碳包覆磷酸鈦鋰。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，其特征在于，所述步驟a中的鈦酸酯為鈦酸四丁酯或鈦酸四異丙酯。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，其特征在于，所述步驟a中的丁醇為正丁醇或異丁醇。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，其特征在于，所述步驟a中丁醇/無(wú)水乙醇的混合溶液中，丁醇與無(wú)水乙醇的體積比為1:1?4:1。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，其特征在于，所述步驟a中的鈦酸酯與所述步驟b中的金屬鋰鹽的物質(zhì)的量之比為2:1?1:1。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，其特征在于，所述步驟a中的鈦酸酯與所述步驟b中的植酸的物質(zhì)的量之比為4: (1?1.1)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，其特征在于，所述步驟a中的丁醇/無(wú)水乙醇的混合溶液與所述步驟b中的蒸餾水的體積比為(5?6): 1。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，其特征在于，所述步驟b中的金屬鋰鹽為氫氧化鋰、醋酸鋰、氯化鋰、硝酸鋰、硫酸鋰或碳酸鋰，或它們的水合物。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，其特征在于，所述步驟b中的植酸在混合液B中的濃度為0.15mol I/1。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，其特征在于，所述步驟e中熱處理的溫度為750°C，熱處理時(shí)間為2?4h。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳包覆介孔磷酸鈦鋰的制備方法，包括步驟如下：a.將鈦酸酯溶解于丁醇/無(wú)水乙醇的混合溶液中，得混合液A；b.將金屬鋰鹽和植酸溶解于蒸餾水中，得混合液B；c.在室溫、攪拌條件下，將混合液B滴加至混合液A中，繼續(xù)攪拌1～2h，得混合液C；d.將混合液C進(jìn)行固液分離，將所得固體進(jìn)行干燥，得固體粉末D；e.將粉末D在惰性氣體中進(jìn)行熱處理，得碳包覆磷酸鈦鋰。本發(fā)明制得的碳包覆介孔磷酸鈦鋰具有較大的比表面積和明顯的介孔特征，這有助于提高其用于鋰電池電極材料的電化學(xué)性能。
【IPC分類】H01M4/62, H01M4/36, H01M4/58
【公開號(hào)】CN105375015
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510957301
【發(fā)明人】蓋利剛, 孫家香, 姜海輝
【申請(qǐng)人】齊魯工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年12月18日