[發(fā)明專利]鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法及燃燒裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202111147814.4 | 申請日： | 2021-09-29 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN113896254B | 公開（公告）日： | 2023-06-13 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王中旭 | 申請（專利權(quán)）人： | 陜西君普新航科技有限公司 |
| 主分類號(hào)： | C01G53/00 | 分類號(hào)： | C01G53/00;C01B32/05;H01M4/36;H01M4/50;H01M4/505;H01M4/52;H01M4/525;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 西安志帆知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61258 | 代理人： | 侯峰;韓素蘭 |
| 地址： | 710075 陜西省西安市西咸*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 鋰離子電池 三元 正極 材料 表面 包覆碳 處理 方法 燃燒 裝置 | ||
本發(fā)明公開了一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法及燃燒裝置，該處理方法為：將碳源置于乙醇和丙酮的混合溶液，磁力攪拌后過濾，獲得黑色溶液；將氫氧化鋰(LiOH)、檸檬酸溶于所述黑色溶液中，攪拌均勻后烘干，獲得第一黑色粉末；將所述第一黑色粉末、NCM正極材料粉體以及PVA混合，球磨后，獲得第二黑色粉末；將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)火焰燃燒法，即可得到表面包覆碳的NCM三元正極材料粉體。本發(fā)明所制備的三元NCM正極材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，采用火焰燃燒法，快速固化腐殖酸，既形成了有效的碳包覆，又通過臭氧的強(qiáng)氧化作用防止燒結(jié)過程中包覆碳對NCM表面氧的奪取，有效抑制了晶格氧的逸失。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于新能源材料制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法及燃燒裝置。
背景技術(shù)
鋰離子電池具有工作電壓、能量密度、安全性高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于可移動(dòng)電子設(shè)備、電動(dòng)汽車、醫(yī)療用品、航空航天和國防等領(lǐng)域。正極材料是構(gòu)成鋰離子電池的核心材料，目前商業(yè)化的正極材料主要有橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4、層狀結(jié)構(gòu)的LiCoO2和三元系LiNixMnyCozO2(x+y+z＝1，NCM)。
NCM由于具有Ni、Mn和Co的協(xié)同效應(yīng)，表現(xiàn)出放電比容量高、合成工藝簡單和成本低廉的優(yōu)勢，具有很好地應(yīng)用前景。然而，由于存在嚴(yán)重的Li/Ni混排、不可逆相變、表面殘鋰和材料表面與電解液的副反應(yīng)等問題，嚴(yán)重影響了NCM正極材料的電化學(xué)性能。有研究表明，表面包覆碳是增強(qiáng)正極材料導(dǎo)電性、減少表面殘鋰、降低表明不可逆相變和抑制電解液與表面副反應(yīng)的有效方式之一。碳基包覆層，包括活性炭、石墨和石墨烯等，既可以降低阻抗、提高容量，還可以在正極材料表面形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，極大地改善了電極動(dòng)力學(xué)。
但是，NCM材料在燒結(jié)制備的過程中，通常會(huì)存在嚴(yán)重的晶格氧逸失，導(dǎo)致NCM正極材料需要在純氧環(huán)境下燒結(jié)制備。在對NCM進(jìn)行表面包覆碳的過程中，碳材料會(huì)提供還原性環(huán)境，加劇材料晶格中氧的逸失。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法及燃燒裝置。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明實(shí)施例提供一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，該處理方法為：
將碳源置于乙醇和丙酮的混合溶液，磁力攪拌后過濾，獲得黑色溶液；
將氫氧化鋰(LiOH)、檸檬酸溶于所述黑色溶液中，攪拌均勻后烘干，獲得第一黑色粉末；
將所述第一黑色粉末、NCM正極材料粉體以及PVA混合，球磨后，獲得第二黑色粉末；
將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)火焰燃燒法，即可得到表面包覆碳的NCM三元正極材料粉體。
上述方案中，所述將腐殖酸置于乙醇和丙酮的混合溶液，磁力攪拌后過濾，獲得黑色溶液，具體為：
步驟1.1、碳源采用腐殖酸，純度要求為分析純AR；
步驟1.2、按照體積比2～5:1配置乙醇和丙酮的混合溶液；
步驟1.3、將腐殖酸加入混合溶液中，加入比例為每100ml溶液中加入200-300g腐殖酸；
步驟1.4、在30～50℃下攪拌30～60分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速為500～600r/min；
步驟1.5、過濾，獲得黑色溶液。
上述方案中，所述將氫氧化鋰(LiOH)、檸檬酸溶于所述黑色溶液中，攪拌均勻后烘干，獲得第一黑色粉末，具體為：
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