【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，尤其涉及一种碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法。
技术介绍
1、近些年，随着电动汽车的需求量的逐渐增加，动力电池的要求也越来越高，正极材料对动力电池的性能有着至关重要的作用。因此，需要不断地提高正极材料的性能来提升锂离子电池在新能源汽车中的应用。
2、常用的锂离子电池正极材料主要包括钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料、富锂固溶体材料等。其中，高镍型三元材料、富锂固溶体材料等是含镍层状的正极材料，因放电比容量高、成本低等特点成为动力电池的首选正极材料。但是，该材料的电子电导率低，导致该材料在大倍率下的放电性能较差，从而限制了其在动力电池中的应用。
3、目前，研究者为了提高含镍层状正极材料的大倍率放电性能，通常采用的手段包含掺杂、表面处理等。掺杂主要是利用过渡金属替代一部分的ni，以达到稳定结构、提高性能的目的。研究者常用金属氧化物(如al2o3、zro2、zno、tio2等)、金属氟化物(alf3、caf2、srf2等)、磷酸盐类(fepo4、mnpo4)等物质对正极材料进行表面包覆，经表面包覆后，正极材料的表面不容易被电解液破坏，从而提高材料在循环过程中的稳定性。但这些方法对提高含镍层状结构正极材料的大倍率放电性能是有限的。随后开发的在正极材料表面包覆碳或者与碳复合，大幅提高了材料的大倍率放电性能。
4、碳包覆是一种常用的提高正极材料倍率和循环性能的方法，通过加入一定量的碳源，在活性物质颗粒表面形成一层薄的导电的碳包覆层，提高材料的比容量和倍率性能，同时碳包覆层可以具有减小颗粒
5、化学沉积法是一种在烧结过程中添加气态的碳源在惰性气氛下高温分解直接在材料表面沉积碳包覆层的方法，该方法具有工艺简单，碳包覆量可控等优点，但产生的碳沉积层多为无定形碳，电导率较低。化学沉积法有两种方式，一种方法是原位化学气相沉积，将碳源与前驱体混合，烧结后得到复合材料，这种方法必须要在惰性气氛下进行，通常可以获得较小的晶型，但缺点是由于碳源的提前加入，杂质(如碳化铁)含量会相对较多；另一种方法是非原位化学气相沉积，这种方法可以制备高纯度、高振实密度的复合材料，缺点是实际操作中碳源的复合程度很难控制。
技术实现思路
1、本专利技术针对上述现有技术存在的不足，为解决锂电池正极材料电子电导率偏低、循环性能差和现有技术碳材料包覆锂离子正极材料所出现的包覆不均匀，包覆松散易脱离，包覆量少，操作困难等一系列技术问题，提供一种碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，具体的技术方案如下：
2、一种碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
3、a.先将前处理容器升温到80～120℃，将锂电池正极材料粉末放入前处理容器中处理0.1～1h；
4、b.将反应系统中通入惰性气体置换气体，实现反应过程中的保护；
5、c.同时将反应容器的温度升高并保持，将步骤a中处理后的锂电池正极材料粉末转至反应容器中；
6、d.将碳源加入到反应容器中，与锂电池正极材料粉末进行反应，得到包覆材料；
7、e.将包覆材料通过换热器进行降温后转至袋滤器，然后收集得到碳包覆锂离子电池正极材料。
8、本专利技术采用化学气相沉积法，碳源直接原位包覆在锂电池正极材料表面上生成炭黑、碳纳米管和碳纤维，多维碳材料复合构筑了更高效的导电结构和更紧密的包覆效果，碳材料包覆量可达到30.82wt％，容量保持率达到96.38％，导电性能极大的改善；且制备工艺简单易行、易于控制，反应时间短，能耗低、成本低廉，在收集上一批次产品时，同时可开始下一批次材料的包覆，可实现连续化，自动化大规模工业化应用。
9、进一步地，所述锂电池正极材料为钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、六氟磷酸锂、锰酸锂中的一种或两种及几种的组合。
10、进一步地，所述惰性载气为氦气、氮气、氩气中一种或两种及几种的组合。
11、进一步地，所述碳源是甲烷、乙烷、丙烷、乙醇、甲醇、丙醇、苯、六氯苯、乙烯、乙炔、蔗糖、葡萄糖中的一种或两种及几种的组合。
12、进一步地，所述碳源中的碳含量占锂电池正极材料质量的10％～35％。
13、进一步地，所述步骤c中，所述反应容器的温度为400～800℃。
14、进一步地，所述步骤d中，所述反应的时间为0.2～3h。
15、进一步地，所述步骤e中，所述包覆材料降温到200℃以下。
16、进一步地，将所述步骤e中换热器置换出的能量用于前处理容器的升温，实现能量的充分利用。
17、本专利技术的有益效果为：
18、本专利技术采用化学气相沉积法，能够精确控制包覆碳层的厚度和均匀性，且实现了正极材料内部空隙的完全碳包覆；在正极金属化合物材料的催化作用下，产生了10％左右的碳纳米管和碳纤维，多种不同碳材料原位复合，构筑了更高效的导电结构和更紧密的包覆效果，确保包覆效果的一致性和稳定性；工艺能够实现最大30.82％的碳包覆，极大地提升电极的导电性能。
19、本专利技术的制备方法不使用催化剂和其他添加剂，进一步提高了材料的纯净度，保证了锂离子电池的使用安全性。
20、本专利技术的制备方法工艺流程简单，工艺技术参数切换方便，易于控制，反应时间短，生产效率高，可大规模工业化应用；采用连续化、自动化的生产工艺，减少了包覆塔的反复升温，换热器的使用进一步利用了能量，实现工艺的低能耗。
21、本专利技术的碳原位包覆技术相比于制备石墨烯、碳纳米管等碳材料的复杂工艺，具有成本低廉的优势；本专利技术的制备方法只需使用普通碳源，无需昂贵的原料和复杂的设备，能够降低生产成本，提高电池的竞争力。
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1.一种碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，a.先将前处理容器升温到80～120℃，将锂电池正极材料粉末放入前处理容器中处理0.1～1h；
2.根据权利要求1所述的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂电池正极材料为钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、六氟磷酸锂、锰酸锂中的一种或两种及几种的组合。
3.根据权利要求1所述的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述惰性载气为氦气、氮气、氩气中一种或两种及几种的组合。
4.根据权利要求1所述的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源是甲烷、乙烷、丙烷、乙醇、甲醇、丙醇、苯、六氯苯、乙烯、乙炔、蔗糖、葡萄糖中的一种或两种及几种的组合。
5.根据权利要求1所述的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源中的碳含量占锂电池正极材料质量的10％～35％。
6.根据权利要求1所述的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c中，所述反应容器的温度为400～800℃。
7.根据权利要求1所述的碳包覆锂离
8.根据权利要求1所述的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤e中，所述包覆材料降温到200℃以下。
...【技术特征摘要】
1.一种碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，a.先将前处理容器升温到80～120℃，将锂电池正极材料粉末放入前处理容器中处理0.1～1h；
2.根据权利要求1所述的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂电池正极材料为钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、六氟磷酸锂、锰酸锂中的一种或两种及几种的组合。
3.根据权利要求1所述的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述惰性载气为氦气、氮气、氩气中一种或两种及几种的组合。
4.根据权利要求1所述的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源是甲烷、乙烷、丙烷、乙醇、甲醇、丙醇、苯...
【专利技术属性】
技术研发人员：李超，王家贵，李兵红，何平，贾春，刘忠富，刘莎，谭苏芸，
申请(专利权)人：中昊黑元化工研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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