碳包覆正极材料的制备方法、制备得到的碳包覆正极材料及其应用与流程

本发明涉及锂电池材料制备，具体涉及一种碳包覆正极材料的制备方法、制备得到的碳包覆正极材料及其应用。

背景技术：

1、锂离子电池因其具有高电压、高能量密度、长寿命和高安全性等优点得到广泛应用。同时，高能量密度的锂离子电池体系普遍存在容量衰减较快、电池极化严重等问题，也极大的制约了锂离子电池的发展速度。研究表明，使用合适的包覆物是解决这些问题的有效方法之一。

2、最常见且应用广泛的金属氧化物包覆，因其性质稳定，不参与反应，作为包覆物质可提高电极/电解液界面的稳定性，因而可提高电极的循环性能和安全性，但其具有明显缺点：锂离子传导性差。这将限制锂离子电池能量密度和功率密度的提升。

3、因此，需要制备得到锂离子传导性好同时兼具稳定性的正极材料。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的锂离子电池正极材料结构稳定性较差，锂离子电池容量衰减较快的问题，提供一种碳包覆正极材料的制备方法、制备得到的碳包覆正极材料及其应用，该制备方法通过生物质碳材料与含锂化合物合成富锂生物质碳材料，对正极材料进行包覆，得到碳包覆正极材料，能够显著提高材料整体电导率、减小电池极化。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种碳包覆正极材料的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

3、(1)将生物质原料进行碳化，得到碳化产物，将碳化产物与结构调节剂混合，恒温反应后得到生物质碳材料；

4、(2)将所述生物质碳材料与含锂化合物和有机溶剂混合，得到富锂生物质碳材料；

5、(3)将所述富锂生物质碳材料与正极材料混合，进行热处理得到碳包覆的正极材料。

6、本发明第二方面提供一种第一方面所述的制备方法制得的碳包覆正极材料。

7、本发明第三方面提供一种第二方面所述的碳包覆正极材料在锂离子电池领域中的应用。

8、通过上述技术方案，获得的有益效果如下：

9、(1)本发明中，以生物质原料制备出的纳米级生物质碳作为基体，能显著提高材料整体电导率、减小电池极化；采用的富锂成分，能够快速恢复充放电过程中的容量损失，增加材料的循环寿命；包覆得到的正极材料所具有的稳定结构，能够缓解反应过程中对材料的破坏，从而明显提升正极材料的电化学性能；

10、(2)本发明中，优选地，在制备过程中使用的有机溶剂能够通过回收实现再利用，有利于在工业化生产中广泛推广。

技术特征：

1.一种碳包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述碳化产物和结构调节剂的质量比为1：0.1-1，优选为1：0.3-0.7；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述生物质原料选自花生壳、葵花籽壳、大豆壳和谷物壳中的至少一种；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述结构调节剂选自过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、氯化亚铁和硝酸银中的至少一种；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，所述含锂化合物选自ch3cooli、li2s、lii、licl、liclo4、liclo3、libr和libro3中的至少一种；

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其中，步骤(2)中所述混合在搅拌条件下进行，所述搅拌转速为0.1-6m/s，优选为0.5-3m/s；搅拌时间为0.1-1h，优选为0.1-0.6h。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的制备方法，其中，步骤(3)中，所述富锂生物质碳材料与正极材料的质量比例为1：100-1000，优选为1：200-700；

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法，其中，所述热处理的条件包括：在保护性气氛下，热处理温度为200-700℃，优选为350-550℃；热处理时间为1-15h，优选为5-10h。

9.权利要求1-8中任意一项所述的制备方法制得的碳包覆正极材料。

10.权利要求9所述的碳包覆正极材料在锂离子电池领域中的应用。

技术总结
本发明涉及锂电池材料制备技术领域，公开了一种碳包覆正极材料的制备方法、制备得到的碳包覆正极材料及其应用，所述方法包括以下步骤：(1)将生物质原料进行碳化，得到碳化产物，将碳化产物与结构调节剂混合，恒温反应后得到生物质碳材料；(2)将所述生物质碳材料与含锂化合物和有机溶剂混合，得到富锂生物质碳材料；(3)将所述富锂生物质碳材料与正极材料混合，进行热处理得到碳包覆的正极材料。该制备方法通过生物质碳材料与含锂化合物合成富锂生物质碳材料，对正极材料进行包覆，得到碳包覆正极材料，能够显著提高材料整体电导率、减小电池极化。

技术研发人员：黄瑞波,方胜庭,田新勇
受保护的技术使用者：陕西红马科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17