[发明专利]一种碳包覆三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了碳包覆三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：将三元正极材料置于容器中，并将容器置于含冷却装置的化学气相沉积设备中，冷却装置用于使容器中的三元正极材料的温度处于‑30℃～70℃；将有机碳源通入至反应室中，有机碳源经催化器分解生成纳米碳材料，随后通过气相沉积使纳米碳材料沉积在三元正极材料表面，并将它通过球磨使纳米碳材料均匀分布在三元正极材料的表面，得到碳包覆三元正极材料。本发明提供的制备方法，冷却装置可使三元正极材料在制备过程中处于‑30℃～70℃的温度范围，进而抑制了三元正极材料的杂相的生成。最终不仅降低了碳包覆三元正极材料的pH值，更提高了碳包覆三元正极材料的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种碳包覆三元正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色新能源产品，具有着非常重要和广泛的应用前景。而正极材料决定了锂离子电池的能量密度、使用寿命和安全性能。因此正极材料在锂离子电池中占有着举足轻重的地位。而且通过在正极材料表面包覆碳层可有效地提高正极材料的电化学性能，最终提高锂离子电池的使用性能。

目前通常采用化学气相沉积法来制备碳包覆三元正极材料。但在化学气相沉积的制备过程中沉积温度通常较高，而过高的沉积温度会使碳包覆的三元正极材料发生氧化还原反应，进而生成杂相，最终影响锂离子电池的电化学性能。

发明内容

鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供了一种碳包覆三元正极材料的制备方法，控制在制备时三元正极材料的温度，抑制碳包覆三元正极材料时发生的氧化还原反应，减少杂相的生成，提高锂离子电池的电化学性能。同时，本发明还提供了一种碳包覆三元正极材料。

本发明第一方面提供了一种碳包覆三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

取三元正极材料，将所述三元正极材料置于容器中，再将所述容器置于含冷却装置的化学气相沉积设备中，并使所述容器置于所述冷却装置的正上方，所述冷却装置用于使所述容器中的所述三元正极材料的温度始终处于-30℃～70℃；

将有机碳源通入至所述化学气相沉积设备的反应室中，并将所述反应室中催化器的温度升至400℃-1100℃，以使所述有机碳源经催化分解生成纳米碳材料，随后通过气相沉积使所述纳米碳材料沉积在所述三元正极材料表面，得到初始碳包覆三元正极材料；

将所述初始碳包覆三元正极材料通过球磨使所述纳米碳材料均匀分布在所述三元正极材料的表面，形成碳包覆层，得到碳包覆三元正极材料。

其中，所述冷却装置为压缩循环冷却装置，所述冷却装置设置于所述反应室的外壁上，所述冷却装置的冷却温度为-35℃～-20℃。

其中，所述有机碳源为液态有机碳源和/或气态有机碳源，当所述有机碳源为液态时，通过载气将所述液态有机碳源通入至反应室中。

其中，所述液态有机碳源的材质包括乙醇、甲醇、甲醛、甲苯和丙酮中的一种或多种，所述气态有机碳源的材质包括乙醇、甲醇、甲醛、甲苯、丙酮、甲烷、乙烯和乙炔中的一种或多种。

其中，所述载气包括甲烷、乙烯、乙炔、氮气和惰性气体中的一种或多种，所述载气的流量为20-200ml/min。

其中，将所述催化器从室温以1-20℃/min的速率升温至400-1100℃。

其中，所述气相沉积的时间为0.5-24h。

其中，所述三元正极材料的化学式为LiNi_(1-x-y)Co_xM_yO₂，其中，0.1≤x≤0.25,0.05≤y≤0.3，所述M包括锰和铝中的一种或多种。