[发明专利]一种导电性钛系锂离子筛及其制备方法

权利要求书

1.一种导电性钛系锂离子筛，其特征在于采用纳米导电氧化物掺杂和包覆钛系锂离子筛，能够应用电化学方法强化锂离子的吸脱附过程；导电性钛系锂离子筛中钛系锂离子筛所占的质量百分比为75%-85%，掺杂的导电氧化物所占的质量百分比为3%-5%，表面包覆的导电氧化物所占的质量百分比为15%-20%，所述的钛系锂离子筛的前驱体化学组成为Li₂TiO₃ 或 Li₄Ti₅O₁₂之一；所述的导电氧化物是耐酸的铝掺杂氧化锌或铝银掺杂氧化锌,其化学组成为：Zn_1-xAl_xOAg_y，其中，x=0.05-0.2, y=0-0.05。

2.根据权利要求1所述的导电性钛系锂离子筛，其特征在于导电氧化物作为锂离子筛及其前驱体的粘合剂、掺杂剂、包覆剂和导电剂。

3.根据权利要求1所述的导电性钛系锂离子筛，其特征在于Zn²⁺、Al³⁺和Ag⁺体积较大的原子掺入到钛系锂离子筛中，提高了锂离子的扩散系数，从而提高了锂离子筛的吸附容量、吸脱附速度和脱附率。

4.根据权利要求1所述的导电性钛系锂离子筛，其特征在于可以采用无机酸脱附吸附锂离子，也可以采用电化学方法强化脱附吸附锂离子。

5.一种导电性钛系锂离子筛的制备方法，其特征在于所述制备方法包括纳米导电氧化物溶胶制备、钛系锂离子筛前驱体的掺杂、导电性钛系锂离子筛前驱体的烧结、导电性钛系锂离子筛的制备，具体步骤为：

（1）在搅拌下向反应器中分别加入异丙醇、络合剂、乙酸锌的异丙醇溶液、异丙醇铝的异丙醇溶液、硝酸银和去离子水，控制原料投料摩尔比为：乙酸锌：异丙醇铝：硝酸银：络合剂：异丙醇：水=1：0.05-0.25：0-0.05：1-1.2：10-40：5-10，在60-70℃下加热水解1-2h，然后浓缩形成固体质量浓度为10%-15%的纳米导电氧化物溶胶，粒径为20-30nm，室温陈化24-72h备用，其化学组成为Zn_1-xAl_xOAg_y，其中，x=0.05-0.2， y=0-0.05，所述的络合剂是乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或乙酰丙酮之一；

（2）将钛系锂离子筛前驱体浸渍到纳米导电氧化物溶胶中，使纳米导电氧化物掺杂和包覆在钛系锂离子筛前驱体上，搅拌1-2h形成凝胶，控制投料固体质量比为：锂离子筛：导电氧化物=1：0.17-0.35；

（4）将纳米导电氧化物掺杂和包覆的钛系锂离子筛前驱体在100-150℃下干燥，然后放入高温炉中，在600-800℃下热处理8-12h，形成导电性钛系锂离子筛前驱体烧结块；

（5）将导电性钛系锂离子筛前驱体烧结块切割，并用碳纤维导电棉包覆后装填到不溶性的钛阳极蓝中，采用钛阴极蓝为对电极，以0.1-0.5mol/L的盐酸溶液为电解液，通入气体搅拌盐酸溶液，共同组成电化学槽，在两极间施加0-2V的直流电压，使锂离子筛前驱体中的锂离子脱附，然后用去离子水清洗，得到导电性钛系锂离子筛。