一种碳管包覆正极材料的制备方法与流程

本发明涉及一种电池材料制备，特别是涉及一种碳管包覆正极材料的制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池中常用的氧化物正极材料如钴酸锂、锰酸锂等存容量衰减、循环寿命短、充电速度慢等技术问题，现有技术中通常采用碳包覆氧化物正极材料来改善上述问题，然而传统的碳包覆工艺依旧存在以下技术难点：

2、（1）界面相互作用：碳包覆氧化物正极材料中，碳包覆层与氧化物颗粒之间存在界面相互作用，这种相互作用可能导致界面电阻增加、离子传输受阻，进而影响电池的电化学性能和循环寿命。

3、（2）包覆层的稳定性：碳包覆层在充放电循环中可能发生析出、破裂和剥离等现象，导致正极材料暴露在电解液中，加速材料的衰减和循环失效。

4、（3）包覆层的均匀性：碳包覆层的均匀性对电池的性能和循环寿命具有重要影响，不均匀的包覆层可能导致局部电阻增加、离子分布不均匀，造成电池的不稳定性和容量衰减。

5、（4）碳包覆层的导电性：碳包覆层本身的导电性对电池的性能和充电速度有直接影响，较低的碳包覆层导电性可能导致电阻增加、充电速度慢，限制了电池的功率输出和快速充电能力。

6、因此，本领域的研发人员有必要对碳包覆工艺进行改进，以解决传统碳包覆工艺的技术难点。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种碳管包覆正极材料的制备方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种碳管包覆正极材料的制备方法，包括以下步骤：将正极材料放置于等离子体反应炉中，通入惰性气体，升温，通入碳源混合气体，在等离子体激发条件下进行反应，降温，得到所述碳管包覆正极材料。

4、其中，所述正极材料为钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴锰酸钠、镍铁锰酸钠、富锂锰酸锂中的至少一种。

5、进一步的，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氮气中的至少一种。惰性气体作为保护性气体先通入，避免正极材料在升温过程中氧化分解。

6、进一步的，所述升温为温度升高至250~400℃。

7、进一步的，所述碳源混合气体为碳源气体、弱氧化气体及惰性气体的混合气体。

8、进一步的，所述碳源气体、弱氧化气体及惰性气体的体积比为（1~4）∶（0.5~2）∶20。

9、进一步的，所述碳源气体通过将碳源升华处理得到，所述碳源的碳氢比大于1.2。

10、进一步的，所述碳源为蒽、芘、萘、苊、菲、芴中的至少一种芳烃。

11、进一步的，所述碳源混合气体的通入速度为100ml~150ml/min。

12、进一步的，所述弱氧化气体为一氧化碳、二氧化碳中的至少一种。

13、进一步的，所述在等离子体激发条件下进行反应具体为：在射频功率20~50w、反应温度250~400℃条件下反应0.5~3小时。

14、与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

15、本发明提供的制备方法通过控制工艺条件，能够在正极材料颗粒的表面均匀包覆带有缺陷的有序晶态碳层，正极材料表面包覆碳层能够有效降低电池正负极界面副反应，从而降低界面阻抗，同时表面碳层可以提高电子电导率，提高电池的倍率性能和循环稳定性；进一步的，带有缺陷的有序晶态碳层与传统碳包覆层相比，具有更好的稳定性，在充放电循环中能够更好的缓解正极材料的体积膨胀，不易破裂，避免表面碳层包覆失效。

技术特征：

1.一种碳管包覆正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将正极材料放置于等离子体反应炉中，通入惰性气体，升温，通入碳源混合气体，在等离子体激发条件下进行反应，降温，得到所述碳管包覆正极材料。

2.根据权利要求1所述的碳管包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氮气中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的碳管包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述升温为温度升高至250~400℃。

4.根据权利要求1所述的碳管包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源混合气体为碳源气体、弱氧化气体及惰性气体的混合气体。

5.根据权利要求4所述的碳管包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源气体、弱氧化气体及惰性气体的体积比为（1~4）∶（0.5~2）∶20。

6.根据权利要求4所述的碳管包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源气体通过将碳源升华处理得到，所述碳源的碳氢比大于1.2。

7.根据权利要求6所述的碳管包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源为蒽、芘、萘、苊、菲、芴中的至少一种芳香烃。

8.根据权利要求1所述的碳管包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源混合气体的通入速度为100ml~150ml/min。

9.根据权利要求5所述的碳管包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述弱氧化气体为一氧化碳、二氧化碳中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的碳管包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述在等离子体激发条件下进行反应具体为：在射频功率20~50w、反应温度250~400℃条件下反应0.5~3小时。

技术总结
本发明涉及电池材料制备技术领域，公开了一种碳管包覆正极材料的制备方法，包括以下步骤：将正极材料放置于等离子体反应炉中，通入惰性气体，升温，通入碳源混合气体，在等离子体激发条件下进行反应，降温，得到所述碳管包覆正极材料，该制备方法能够有效降低电池正负极界面副反应，从而降低界面阻抗，同时表面碳层可以提高电子电导率，提高电池的倍率性能和循环稳定性。

技术研发人员：张智,钟伟锋,袁海涛,陈志勇
受保护的技术使用者：江西微电新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31