[发明专利]一种碳包覆偏铝酸锂材料及其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种碳包覆偏铝酸锂材料及其制备方法与应用。所述碳包覆偏铝酸锂材料为核壳结构，其中内核为偏铝酸锂，外壳为碳层；所述内核的颗粒大小为10nm‑100μm，所述外壳为厚度1nm‑2μm的连续薄膜或粒径在1nm‑2μm紧密排列的颗粒；所述碳包覆偏铝酸锂材料的颗粒大小为10nm‑100μm，振实密度≥0.75g/cmsupgt;3/supgt;，其中，碳含量为0.04％‑5.0％。本发明的碳包覆偏铝酸锂材料用于锂离子电池的添加剂具有更优的加工性能，同时能够提高锂离子电池的存储性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，尤其是一种碳包覆偏铝酸锂材料及其制备方法及应用。

背景技术

锂离子电池因具有输出电压高、能量密度高、循环寿命长、安全性能好、无记忆效应等特点，作为主要的储能器件成功应用于移动电源领域。为了进一步满足电网储能、电动汽车以及消费类电子产品对储能器件的需求，更长循环寿命、安全性更好、能量密度更高的电极材料以及锂电池体系成为研究热点。

在实际生产中，锂离子电池的长时间存储现象十分普遍，电池生产销售周期过程中可能出现长时间存放搁置，实际使用中有时也长期处于存储状态。然而锂离子电池在长期存储过程中，特别是在高低温环境交替变化下，荷电状态100％下电池系统处于热力学不稳定状态，会不断发生向平衡状态转变的过程，当变化积累到一定程度后，不仅会导致锂离子电池电压、内阻变化，还将影响倍率性能及安全特性。

本发明旨在提供一种能够用作正极添加剂的材料，来提高锂离子电池的存储性能。

发明内容

本发明提出了一种碳包覆偏铝酸锂材料，用于锂离子电池的添加剂，具有优异的加工性能，同时能够提高锂离子电池的存储性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种碳包覆偏铝酸锂材料为核壳结构，其中内核为偏铝酸锂，外壳为碳层；

所述内核的颗粒大小为10nm-100μm，所述外壳为厚度1nm-2μm的连续薄膜或粒径在1nm-2μm紧密排列的颗粒；

所述碳包覆偏铝酸锂材料的颗粒大小为10nm-100μm，振实密度≥0.75g/cm³，其中，碳含量为0.04％-5.0％。

优选的，所述碳包覆偏铝酸锂材料为球型、椭球型、鹅卵石形、片状或无规则形状多中的一种或多种。

第二方面，本发明实施例提供了一种碳包覆偏铝酸锂材料制备方法，包括：将偏铝酸锂粉末与有机碳源混合后置于300-1100℃保护气氛中热处理得到所述碳包覆偏铝酸锂材料。

优选的，所述偏铝酸锂粉末与有机碳源的混合方式为干法混合；

所述干法混合包括：将偏铝酸锂粉末与有机碳源按照质量比1000:1-1000:2000均匀混合；其中有机碳源包括：酚醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、沥青、柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或多种。

进一步优选的，所述干法混合的设备包括：双运动混合机、三维混合机、V型混合机、单锥双螺旋混合机、槽式螺带混合机和卧式无重力混合机中的一种；

所述热处理设备包括：箱式炉、管式炉、辊道窖、推板窑和回转炉中的一种。

优选的，所述偏铝酸锂粉末与有机碳源的混合方式为湿法混合；

所述湿法混合包括：将偏铝酸锂粉末与有机碳源按照质量比1000:1-1000:2000配比，并加入溶剂使两种材料充分混匀形成前驱体浆料，然后将前驱体浆料在60-300℃下进行干燥处理得到固态前驱体；其中有机碳源包括酚醛树脂、环氧树脂、柠檬酸、草酸、丙二酸、苹果酸、葡萄糖、蔗糖中的一种或多种；溶剂包括去离子水、乙醇中的一种。

进一步优选的，所述湿法混合的设备包括：行星式球磨机、各类砂磨机、行星搅拌机的任一种；