[发明专利]EDTA-CA联合络合法制备碳包覆的纳米钛酸锂

权利要求书

1.一种EDTA-CA联合络合法制备碳包覆的纳米钛酸锂，其特征在于通过溶胶凝胶法，并使用EDTA-CA双螯合剂联合络合法制得纯Li₄Ti₅O₁₂，并进一步进行碳包覆，得到Li₄Ti₅O₁₂/C负极材料；该工艺包括如下步骤：

a．将乙醇与水按1:0～0.2的体积比预混组成混合溶液，再加入酸作为后续钛Ti的可溶化合物水解反应的抑制剂，或锂Li的微溶化合物的溶解剂；

b．将锂和钛的微溶或可溶性化合物，按照Li:Ti＝0.8～1.0:1的摩尔比进行混合，加入到步骤a制得的溶液中，常温下磁力搅拌，直至溶液澄清；

c．将双组分螯合剂EDTA和CA与少量蒸馏水预混，使固体混合物润湿，混合均匀后滴加氨水溶解至澄清溶液，然后加入到步骤b制得的混合液中，并加入氨水调节pH值至7～10，继续搅拌；

d．待步骤c的混合液搅拌均匀直至溶胶状态后，继续进行搅拌同时加热，加热温度为50~100℃，直至溶胶呈透明凝胶状态，然后烘干，得到黑色的钛酸锂前驱体；

e．将步骤d制得的钛酸锂前驱体放入马弗炉中，在700~850℃下高温煅烧，得到纯纳米钛酸锂；

f.将步骤e所制得的纯钛酸锂与碳源按照Li₄Ti₅O₁₂:C=1:0~0.3的质量比混合投加到去离子水中，再加入乳化剂以实现颗粒均匀分散；

g.将步骤f的均匀混合液用磁力搅拌器搅拌后，再使用鼓风干燥箱干燥至白色粉末，最终在管式炉中，惰性气氛中500～900℃高温煅烧。

2.根据权利要求1所述的EDTA-CA联合络合法制备碳包覆的纳米钛酸锂，其特征在于，步骤a中，所述的酸为硝酸、盐酸、醋酸、酒石酸、草酸、苹果酸、枸椽酸、抗坏血酸、苯甲酸、水杨酸、咖啡酸中的一种或其组合，醇与酸的体积比为醇:酸=1:0.02～0.2。

3.根据权利要求1所述的EDTA-CA联合络合法制备碳包覆的纳米钛酸锂，其特征在于，步骤b中，所述的微溶或可溶性锂化合物为硝酸锂、碳酸锂、氯化锂、醋酸锂、柠檬酸锂、草酸锂、甲酸锂、乳酸锂、异丙醇锂、长链或短链烷基锂中的一种。

4.根据权利要求1所述的EDTA-CA联合络合法制备碳包覆的纳米钛酸锂，其特征在于，所述的可溶性钛化合物为钛酸四正丁酯，或钛酸四异丙酯，或钛的氯化物，其中钛化合物与醇的体积比为钛化合物:醇=1:5～20。

5.根据权利要求1所述的EDTA-CA联合络合法制备碳包覆的纳米钛酸锂，其特征在于，步骤c中，所述的双组分螯合剂与金属离子的摩尔比为螯合剂:金属离子=0.5～3.0:1，EDTA:CA=1:0.5～2。

6.根据权利要求1所述的EDTA-CA联合络合法制备碳包覆的纳米钛酸锂，其特征在于，步骤f中，所述的乳化剂为肥皂、阿拉伯胶、烷基苯磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚OP系列、三丁基酚聚氧乙烯醚、苄基二甲基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、脂肪酸单甘油脂、山梨糖醇脂、异辛基聚氧乙烯醚、苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚中的一种或其组合，乳化剂的投加浓度为0.1~5g/mL。

7.根据权利要求1所述的EDTA-CA联合络合法制备碳包覆的纳米钛酸锂，其特征在于，步骤f中，碳源若发生单体聚合反应则需添加引发剂。

8.根据权利要求7所述的EDTA-CA联合络合法制备碳包覆的纳米钛酸锂，其特征在于，所述的聚合单体为苯胺、吡咯、甲基丙烯酸甲酯、氨基葸醌、1，5二氨基葸醌、乙撑二氧噻吩、3-己基噻吩中的一种，所用引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二酰、过硫酸盐、过氧化苯甲酰中的一种，投加的体积分数为0.5%~2%。

9.根据权利要求1-8任一项所述的EDTA-CA联合络合法制备碳包覆的纳米钛酸锂，其特征在于，步骤f中，所述的碳源为柠檬酸、草酸、月桂酸、聚乙烯吡咯烷酮、Pluronic、蔗糖、聚乙烯醇缩丁醛、石墨烯、纳米碳纤维、纳米碳微管、中空纳米碳核壳中的一种或其组合。

10.根据权利要求1-8任一项所述的EDTA-CA联合络合法制备碳包覆的纳米钛酸锂，其特征在于，步骤g中，所述高温煅烧时间为5~15小时，升温速率为1～15℃/min。