[发明专利]一种三维碳复合锂电池材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种三维碳复合锂电池材料的制备方法，所述方法简单易操作，成本低，耗时短，使用三维结构的分层等级孔碳材料进行包覆，以介孔结构来提高活性成分容量，而且三维结构能有效提高电解液的扩散渗透，提高电子离子传输效率，有效改善了正极材料的循环和倍率性能。

主权项

一种三维碳复合锂电池材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备磷酸铁锂材料按照铁：锂：碳化学计量比1:1：（0.03‑0.05）的比例分别称取碳酸锂、磷酸铁和淀粉，加入无水乙醇混合均匀后进行以400‑500rpm转速球磨7‑9h，然后在80‑90℃真空干燥12‑16h得到磷酸铁锂前驱体粉；对前驱体粉在还原性气氛下施以等离子电弧，使反应粉料熔融，等离子电弧电压20‑40kV，等离子电弧电流500‑1000A；将熔融反应粉料用还原性气体喷射入冷却装置内，冷却后对颗粒粉碎筛分，筛分得到的颗粒大小为5‑10微米的球型正极磷酸铁锂材料；其中所述用于喷射的喷嘴直径2‑5mm；（2）制备三维花状碳材料将氢氧化钾和乙酸锌溶于水中进行水热反应得到花状氧化锌，氢氧化钾和乙酸锌的质量比为3:(2‑4)；将花状氧化锌、介孔造孔剂混合于水中然后加入三羟甲基氨基甲烷和多巴胺盐酸盐进行混合包覆反应，随后将产物抽滤干燥，在花状氧化锌表面构筑一层介孔结构得固体产物一，所述花状氧化锌、介孔造孔剂、三羟甲基氨基甲烷和多巴胺盐酸盐的质量比为10:(3‑5):(2‑3):(2‑4)；将所得固体产物一、微孔造孔剂十二烷基硫酸钾均匀混合于水中，然后依次加入三羟甲基氨基甲烷和多巴胺盐酸盐进行混合包覆反应，在固体产物一构筑的介孔结构的基础上包覆一层微孔结构，得固体产物二；然后进行抽滤、干燥、碳化，再用酸去除氧化锌模板，得具有微孔、介孔结构的三维花状碳材料；所述固体产物一、微孔造孔剂十二烷基硫酸钾、三羟甲基氨基甲烷和多巴胺盐酸盐的质量比为10:(1‑2):(4‑5):(9‑11)；（3）复合包覆将所得三维花状碳材料与所述磷酸铁锂材料进行复合，复合条件为：在氮气条件下，加热至150‑200℃，保温20‑24h，然后进行吹扫，去除未填充入孔道的磷酸铁锂材料，三维碳包覆磷酸铁锂正极材料。