一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法与流程

本发明涉及电池，具体涉及一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法。

背景技术：

1、作为锂离子电池负极材料，钛铌氧化物(tno)具有高安全性和高容量的优点。然而目前tno的制备方法或多或少存在一些问题，固相法通常采用传统球磨混合，产量高，但合成产物粒径较大，均一性较差，电化学性能缺乏商业竞争力；溶剂热/水热法合成tno最大的问题在于其产率较低，难以应用于实际的工业生产；溶胶凝胶法通常采用氯化铌或乙醇铌作为铌源，异丙醇钛或钛酸四丁酯作为钛源，原料价格相对昂贵，化学性质不稳定，制备成本高；静电纺丝法往往需要使用有毒溶剂，其工艺也相对复杂，难以用于大规模生产。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，解决现有技术中钛铌氧化物(tno)的制备工艺复杂，制备成本高，难以用于大规模生产的技术问题。

2、本发明公开了一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，包括如下步骤：

3、s1，将二氧化钛、五氧化二铌分别加入到koh亚熔盐中进行反应；

4、s2，将步骤s1得到的产物进行洗涤，离心分离得到固相副产物和洗涤液；

5、s3，步骤s2得到的洗涤液通过加酸调节使钛、铌共沉淀得到沉淀物，将沉淀物固液分离，干燥，得到固体粉末；

6、s4，将步骤s3得到的固体粉末进行煅烧处理后得到钛铌氧化物。

7、进一步的，步骤s1中，二氧化钛和五氧化二铌摩尔比为1:12～1:1。

8、进一步的，所述步骤s1中碱矿比为1:5～20:1，所述碱矿比为koh的质量比上二氧化钛与五氧化二铌质量之和。

9、进一步的，所述koh亚熔盐的初始koh质量百分数(koh质量比上koh质量与水质量之和)为40～90％。

10、进一步的，所述步骤s1中，反应温度为100～350℃，反应时间为1～10h。

11、进一步的，所述步骤s2中，所述洗涤液ph>13。

12、进一步的，所述步骤s3中，所述酸为盐酸、硝酸或者硫酸。

13、进一步的，所述步骤s3中调节所述洗涤液到ph＝1～6。

14、进一步的，所述步骤s4中，煅烧条件为在空气气氛下煅烧，煅烧温度为700～1500℃，优选煅烧温度为600～900℃，煅烧时间为1～24h，优选煅烧时间为1～12h。

15、进一步的，在空气气氛下煅烧后再在保护气氛下进行烧结，烧结温度700～1400℃，时间1～48h；所述保护气氛为氩气、氮气或者氩中氢。

16、进一步的，所述步骤s4中，煅烧后进行破碎处理。

17、进一步的，所述破碎处理包括球磨、气流粉碎和砂磨中的一种或几种方式。

18、一种钛铌氧化物，使用上述方法制得。

19、一种钛铌氧化物的应用，用于制备锂离子电池。

20、进一步的，用于制备锂离子电池负极材料。

21、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

22、1.本发明的共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，所用钛和铌为传统氧化物，原料易得且价格便宜，属于一种低成本的合成方法。且制备工艺对设备要求低，反应条件温和，重复性好，能保证较高产率；

23、2.本发明的共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，利用亚熔盐的高活性实现氧化钛、氧化铌的共溶，调节ph实现共沉淀，达到分子级均质混合、细化颗粒的效果，最终煅烧产物性能一致性好，有望获得较优异的电化学性能。

技术特征：

1.一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，其特征在于：所述步骤s1中，二氧化钛和五氧化二铌摩尔比为1:12～1:1。

3.根据权利要求1所述的一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，其特征在于：所述koh亚熔盐的初始koh质量百分数为40～90％。

4.根据权利要求1所述的一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，其特征在于：所述步骤s1中碱矿比为1:5～20:1，所述碱矿比为koh的质量比上二氧化钛与五氧化二铌质量之和。

5.根据权利要求1所述的一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，其特征在于：所述步骤s1中，反应温度为100～350℃，反应时间为1～10h。

6.根据权利要求1所述的一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，其特征在于：所述步骤s4中，煅烧条件为在空气气氛下煅烧，煅烧温度为700～1500℃，优选煅烧温度为600～900℃，煅烧时间为1～24h，优选煅烧时间为1～12h。

7.根据权利要求6所述的一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，其特征在于：在空气气氛下煅烧后再在保护气氛下进行烧结，烧结温度700～1400℃，烧结时间1～48h；所述保护气氛为氩气、氮气或者氩中氢。

8.根据权利要求1所述的一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，其特征在于：所述步骤s4中，煅烧后进行破碎处理。

9.一种钛铌氧化物，其特征在于：使用权利要求1-8中任一项所述的一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法制得。

10.根据权利要求9所述的一种钛铌氧化物的应用，其特征在于用于制备锂离子电池。

技术总结
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，包括如下步骤：S1，将二氧化钛、五氧化二铌分别加入到KOH亚熔盐中进行反应；S2，将步骤S1得到的产物进行洗涤，离心分离得到固相副产物和洗涤液；S3，步骤S2得到洗涤液在搅拌状态下通过加酸调节使钛、铌共沉淀得到沉淀物，将沉淀物固液分离，干燥，得到固体粉末；S4，将步骤S3得到的固体粉末进行煅烧处理后得到钛铌氧化物。本发明的共溶共沉淀制备钛铌氧化物的方法，所用钛和铌为传统氧化物，原料易得且价格便宜，属于一种低成本的合成方法。且制备工艺在常压下进行，对设备要求低，反应条件温和，重复性好，能保证较高产率。

技术研发人员：梅军,朱松,曾文文,詹浩然,卢苏阳,苏铭昊,刘颖彘,杨烨,胡沄松,于睿洁,冷杰
受保护的技术使用者：中物院成都科学技术发展中心
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21