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一种铝溶胶及其制备方法与流程

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  :铝溶胶由于其特有的性质,近年来逐渐成为一种重要的改性材料,被广泛用于工业催化、锂电池包覆及机动车环保等领域。中国专利03112017.2公布了一种用氧化铝/和氢氧化铝/和软水铝石为铝源加入盐酸制备铝溶胶的方法,其步骤:1)铝盐和盐酸在80-150℃下反应2-18小时后,加入水或盐酸或氯化铝溶液,在加入金属铝;2)上述混合液在1-5个大气压下、80-150℃反应3-40小时合成铝溶胶。中国专利93112576.6公布了一种单分散性铝溶胶的制备方法,在加热85-90℃和采用回流老化8-80小时的情况合成铝溶胶。中国专利00110421.7公布了在常压和超声微波作用下制备铝溶胶的方法,其步骤:1)无机铝盐加碱沉淀,pH值大于9;2)加酸,超声微波分散,合成铝溶胶。上述方法对使用设备和工艺条件都要求较高,生产和使用成本相对较高,且并未提到所得铝溶胶活性和稳定性是否有所提高,而实际上,目前现有本领域的铝溶胶均存在活性和稳定性不足的问题。因此,如何降低生产和使用成本,提高铝溶胶的活性和稳定性,是该领域急待解决的难题之一。技术实现要素:为了克服上述现有技术的缺点与不足,本发明的首要目的在于提供一种较高活性、较高稳定性铝溶胶的制备方法。本发明方法工艺简单、对设备要求较低,合成成本低。本发明另一目的在于提供上述方法制备的高活性、高稳定性铝溶胶。本发明的铝溶胶活性高、稳定性好,特别适用于锂电池三元正极材料铝包覆,实现锂离子电池性能的提高。本发明的目的通过下述方案实现:一种铝溶胶的制备方法,包括以下步骤:(1)在铝溶液中加入红色酚酞试液,20~80℃搅拌5~180min,生成絮状物,体系中:红色酚酞/Al摩尔比为0.001:1~0.1:1。(2)把絮状物加入水中,洗涤、分离,得到中间产物A。(3)把中间产物A分散于橙色含磺酸钠盐的水溶液中,10~60℃搅拌10~180min,得到铝溶胶,体系中:橙色磺酸钠盐/Al摩尔比为=0.001:1~1:1。步骤(1)中所述铝溶液可为硝酸铝、硫酸铝、醋酸铝等本领域常规水溶性铝盐的水溶液。步骤(3)中所述的磺酸钠盐优选为二甲氨基苯基偶氮苯磺酸钠盐、氨基苯磺酸钠盐、二甲基氨苯磺酸钠盐、N,N-二甲基苯胺磺酸钠盐等,更优选二甲氨基苯基偶氮苯磺酸钠盐。步骤(2)中所述的洗涤、分离包括水洗、过滤、抽滤、离心、干燥等过程,优选依次为水洗+抽滤,水洗+过滤,水洗+吹干,水洗+干燥。所述洗涤、分离优选在30~80℃下进行,时间优选为0.1~3h。所述干燥的温度优选为30~60℃,时间为5~20min。所述抽滤的时间优选为0.5~3h。所述抽滤的气压优选为-0.1~0.07MPa。所述过滤的时间优选为1~6h。所述吹干的出风温度优选为20~70℃。所述吹干的引风机频率优选为10~60Hz。本发明还提供上述制备方法制备得到的铝溶胶。本发明的铝溶胶活性较高、稳定性较好,其腐蚀率为0.5~2.0g/m2·h,pH值小于5.5,粘度小于或等于600mPa·S,对使用设备和工艺条件要求低,特别适用于锂电池三元正极材料铝包覆,实现锂离子电池性能的提高。本发明相对于现有技术,具有如下的优点及有益效果:(1)本发明方法将铝盐与红色酚酞试液搅拌下生成絮状物,然后将絮状物通过抽滤得到中间产物A固态半透明物质,抽滤后的固态半透明物质分散含橙色磺酸钠盐水中,与之反应,从而得到铝溶胶。(2)本发明方法合成得到较高活性、较高稳定性铝溶胶,所得铝溶胶特别适合锂电三元正极材料湿法铝包覆。(3)本发明制备方法能够在常温下进行,方法简单,成本低,对使用设备和工艺条件都要求较低。附图说明图1~图2为本发明制备得到的铝溶胶的图片。图3为包覆前三元材料的电镜图。图4为包覆本发明铝溶胶后的三元材料的电镜图。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。下列实施例中涉及的物料均可从商业渠道获得。实施例1:取九水合硝酸铝15g溶于200mL去离子水中,加入红色酚酞试液,酚酞/铝摩尔比为0.02:1,反应温度40℃,搅拌20分钟,获得絮状物;把絮状物中加入100mL去离子水抽滤30分钟,抽滤完成后所得固态半透明物质用200mL去离子水分散,加入橙色二甲氨基苯基偶氮苯磺酸钠盐水溶液,磺酸钠盐/Al摩尔比为=0.01:1,搅拌30分钟,得到高活性,高稳定性铝溶胶,其实物图如图1和图2所示。实施例2取硫酸铝12g溶于300mL去离子水中,加入红色酚酞试液,酚酞/铝摩尔比为0.05:1,反应温度50℃,搅拌30min,获得絮状物;把絮状物中加入100mL去离子水过滤4小时,过滤完成后所得固态半透明物质用250mL去离子水分散,加入橙色氨基苯磺酸钠盐水溶液,磺酸钠盐/Al摩尔比为=0.02:1,搅拌20分钟,得到高活性,高稳定性铝溶胶。实施例3取醋酸铝4.5g溶于100mL去离子水中,加入红色酚酞试液,酚酞/铝摩尔比为0.02:1,反应温度25℃,,获得絮状物;把絮状物中加入30mL去离子水,用引风机吹0.5小时,出风机温度50℃,频率40Hz完成后所得固态半透明物质用100mL去离子水分散,加入加入橙色二甲基氨苯磺酸钠盐水溶液,磺酸钠盐/Al摩尔比为=0.05:1,搅拌20分钟,得到高活性,高稳定性铝溶胶。实施例4:对本发明制备得到的铝溶胶pH进行测定,结果见表1。表1铝溶胶的pH值编号实施例1实施例2实施例3pH值4.04.43.8实施例5:铝溶胶稳定性测试将本发明方法制备得到的铝溶胶放置空气环境下,摆放3周后,无沉淀产生,溶液仍呈澄清,具有明显丁达尔现象(溶胶特有性质)。实施例6:铝溶胶活性测试本发明方法制备得到的铝溶胶的高活性体现在三元材料包覆后,明显提高材料首充,首放和效率。结果见表2和图3~图4。表2中编号1为三元材料电性能数据,编号2为铝溶胶包覆后的三元材料电性能测试数据,对比可知包覆后电性能明显提高。表2包覆前后三元材料的电性能参数上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页123