[發明專利]一種鋰碳復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011135678.2
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112133901B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 黃碧英;黃耀澤;唐天文
• 申請（專利權）人: 隆能科技（南通）有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M6/14
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 席卷

本發明公開了一種鋰碳復合材料及其制備方法，包括如下步驟：S1、制備微米鋰粉混合液，S2、調節鋰粉的含固量，S3、制備鋰碳混合液，S4、制備鋰碳復合材料，本發明通過有機溶劑液相浮力分散工藝和有機溶劑氣相沉降包覆工藝所制備的鋰碳復合材料為一次鋰錳電池的負極材料，解決了金屬鋰在實際應用中存在的技術問題，尤其解決了一次鋰錳電池在負極制備過程中因金屬鋰的活潑性所帶來的安全風險問題，有效降低了加工成本，同時提升了其放電電流倍率和能量密度等電性能。

技術領域：

本發明涉及一種一次鋰電池技術領域，尤其是一種鋰碳復合材料及其制備方法。

背景技術：

一次鋰錳電池因其電壓平臺穩、貯存時間長、使用溫度范圍寬等優點，使其在市場上的應用范圍越來越廣泛，目前，傳統鋰錳電池的負極制備方式為金屬鋰帶與極耳焊接，因金屬鋰非常活潑的特性，使其對制程環境的溫濕度控制要求非常高，產品品質難以提升，同時增加了其金屬鋰的原材料成本、負極加工成本。

基于此，本發明為了彌補現有技術的不足，提供一種鋰碳復合材料及其制備方法，用于改善了鋰錳電池負極材料的應用方式。

發明內容：

本發明的目的提供一種鋰碳復合材料及其制備方法，解決上述現有技術問題中的一個或者多個。

為解決上述技術問題，本發明提供一種鋰碳復合材料的制備方法，其創新點在于：包括如下步驟：

S1、制備微米鋰粉混合液：金屬鋰經過在有機溶劑中的液相浮力分散得到微米鋰粉混合液。

S2、調節鋰粉的含固量：將步驟S1中的微米鋰粉混合液靜置，并將微米鋰粉混合液中的有機溶劑排出一部份，使得混合液中鋰粉的含固量調至25%～35%。

S3、制備鋰碳混合液：將碳粉加入步驟S2中的混合液，借助砂磨機循環研磨，將混合液內的碳粉、鋰粉充分分散均勻，其中，Li∶C摩爾比為3～4∶1。

S4、制備鋰碳復合材料：碳粉隨著有機溶劑揮發并從氣化的有機溶劑中沉降包覆在鋰粉顆粒表面，得到鋰碳復合材料。

進一步的，上述步驟S1到步驟S4均在氬氣保護的氛圍內進行。

進一步的，在上述步驟S1中，將切成小塊狀的金屬鋰與有機溶劑按質量比為3.55%∶96.45%同時連續性投入液相浮力分散機內混合并高速攪拌，液相浮力分散機的加熱裝置將高速攪拌中的混合液加熱至180～190℃，金屬鋰在有機溶劑內熔融形成均勻分散的微米級鋰液滴；微米級鋰液滴與有機溶劑經過液相浮力分散機內置的400～800目篩網后，進入液相浮力分散機的冷卻裝置并冷卻至常溫，分散在有機溶劑內的微米級鋰液滴凝固形成20～40um的鋰顆粒，得到微米鋰粉混合液。

進一步的，在上述步驟S1中，上述有機溶劑為十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷中的一種或兩種以上的組合。

進一步的，碳粉為軟碳類的超導碳黑、導電石墨、碳纖維、碳納米管、石墨烯中的一種或兩種以上的組合。

進一步的，在上述步驟S4中，將步驟S3中的鋰碳混合液投入耙式真空干燥機，在-0.08～-0.1MPa的真空環境內以100～150℃烘烤干燥，將有機溶劑分離得到鋰碳復合材料。

本發明還涉及一種根據上述方法制備的鋰碳復合材料，應用于一次鋰錳電池的核殼結構。

本發明的有益效果在于：

1、通過選擇具有高導電性的軟碳對金屬鋰粉顆粒進行表面包覆，該類軟碳結構穩定，既有較高的比表面積和電子電導率，也具備了良好的強度、柔韌性和導電導熱性，不僅有效防止了鋰粉顆粒與空氣直接接觸，還充分發揮了鋰離子電池的導電劑功能。