[發明專利]鋰離子電池電極活性材料的碳包覆方法

有效

• 申請號: 201410538847.5
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104282886B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 劉少軍;王莉;李建軍;何向明;羅晶;徐程浩;尚玉明;高劍;王要武
• 申請（專利權）人: 江蘇華東鋰電技術研究院有限公司;清華大學
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，具體涉及一種鋰離子電池電極活性材料的碳包覆方法。

背景技術

正極活性材料和負極活性材料的性能在很大程度上影響著鋰離子電池的性能，所以研究和開發高性能的電極活性材料已成為鋰離子電池發展的關鍵所在，目前常見的正極活性材料（如層狀的LiCoO₂和LiNiO₂、尖晶石型的LiMn₂O₄、橄欖石型的LiFePO₄以及它們的改性材料）以及常見的負極活性材料（如Li₄Ti₅O₁₂）都存在電導率低的問題，制備納米電極活性材料、細化電極活性材料晶粒以及對電極活性材料進行表面碳包覆是目前常用的提高電極活性材料導電性的兩種方法。

對納米電極活性材料進行碳包覆能夠進一步提高電極活性材料的導電性，但目前采用燒結法對該納米電極活性材料進行碳包覆時，通常采用將固態的納米電極活性材料與碳源進行球磨或研磨的方法使所述固態的納米電極活性材料與碳源進行混合，這樣不但會造成電極活性材料形貌的破壞，而且還會造成納米電極活性材料顆粒的團聚，使得納米尺寸的電極活性材料所具有的優勢都不能顯現出來。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種能夠保持納米尺寸的電極活性材料本來具有的單分散和均一性，又能進一步提高納米尺寸電極活性材料導電性能的碳包覆方法。

一種鋰離子電池電極活性材料的碳包覆方法，包括：

提供電極活性材料顆粒、碳源及第一溶劑，所述碳源為非離子型表面活性劑；

將所述電極活性材料顆粒、碳源及第一溶劑混合，使所述正極活性材料分散在所述第一溶劑中，并使所述碳源溶解在所述第一溶劑中，獲得一第一混合液；

將所述第一混合液在130℃至240℃加熱條件下及0.2Mpa至30Mpa的壓力條件下進行反應，使所述碳源在所述電極活性材料顆粒表面形成一碳源包覆層；

從所述第一混合液中將上述具有碳源包覆層的電極活性材料顆粒分離出來；以及

燒結所述具有碳源包覆層的電極活性材料顆粒，得到碳包覆鋰離子電池電極活性材料。

本發明提供的鋰離子電池電極活性材料的碳包覆方法，首先通過將電極活性材料顆粒分散在第一溶劑中和使碳源溶解在第一溶劑中的方法，使所述碳源均勻分布在電極活性材料顆粒周圍，然后在高溫高壓的條件下使該非離子型表面活性劑的碳源與該電極活性材料顆粒絡合，從而在該電極活性材料顆粒表面形成一碳源包覆層，該碳源包覆層具有空間位阻作用，可使所述電極活性材料不易發生團聚，在后續燒結過程中，該碳源包覆層進一步轉換為均勻、連續的碳包覆層，從而制備出了分散性好、均一性好及一致性好的碳包覆鋰離子電池電極活性材料，提高了所述電極活性材料的導電性能和電化學性能。

附圖說明

圖1為本發明鋰離子電池電極活性材料的碳包覆方法的制備流程圖。

圖2為本發明實施例1及對比例1～4中碳包覆LiFePO₄正極活性材料的充放電曲線圖。

具體實施方式

請參閱圖1，一種鋰離子電池電極活性材料的碳包覆方法，包括：

S1，提供電極活性材料顆粒、碳源及第一溶劑，所述碳源為非離子型表面活性劑；

S2，將所述電極活性材料顆粒、碳源及第一溶劑混合，使所述正極活性材料分散在所述第一溶劑中，并使所述碳源溶解在所述第一溶劑中，獲得一第一混合液；

S3，將所述第一混合液在130℃至240℃加熱條件下及0.2Mpa至30Mpa的壓力條件下進行反應，使所述碳源在所述電極活性材料顆粒表面形成一碳源包覆層；

S4，從所述第一混合液中將上述具有碳源包覆層的電極活性材料顆粒分離出來；以及

S5，燒結所述具有碳源包覆層的電極活性材料顆粒，得到碳包覆鋰離子電池電極活性材料。

在步驟S1中，所述電極活性材料可以是正極活性材料，也可以是負極活性材料。優選地，所述電極活性材料為納米尺寸的電極活性材料。該納米尺寸的電極活性材料具有更好的電化學性能。