【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰離子電池材料，尤其涉及一種高效補鋰材料及其制備方法與應用。
技術介紹
1、鋰離子電池作為一種重要的新能源儲存設備，廣泛應用于移動通信、電動車輛、可再生能源等領域。其中，鋰離子電池的正極材料起著至關重要的作用，直接影響電池的性能和循環壽命。
2、在鋰離子電池的正極材料中，常使用補鋰材料來提高電芯的鋰離子儲存功能，如鈷酸鋰、錳酸鋰等。然而，通常使用的補鋰材料存在著結構不穩定、補鋰容量小、電導率低等問題，限制了其在鋰離子電池中的應用。
3、為了改善這些問題，現有技術中已經提出了一些解決方案。例如，通過改變補鋰材料的結構和組成，或者添加導電劑來提高材料的電導率和循環穩定性。然而，這些解決方案存在著成本高、工藝復雜、難以大規模生產等問題，限制了其在工業應用中的推廣。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種高效補鋰材料及其制備方法與應用，目的是提供一種能夠改善補鋰材料穩定性和倍率性能，同時提供較大補鋰容量的補鋰材料，并解決現有技術中存在的復雜工藝和高成本問題。
2、為此，第一方面，本專利技術實施例提供了一種高效補鋰材料的制備方法，所述制備方法包括：
3、將鋰源材料、碳源材料、導電碳與溶劑置于攪拌設備中，攪拌混合均勻，得到混合溶液；
4、將混合溶液置于干燥設備中以60℃-300℃的溫度進行干燥處理，去除溶劑，得到中間體材料；
5、將中間體材料置于惰性氣體環境下的燒結設備中，以1℃/min-5℃/min升溫速率
6、將燒結設備調節溫度至600℃-1400℃后，同時向燒結設備內通入含碳氣體，保溫3小時-24小時，在上述內核材料的表面形成碳包覆層，冷卻至室溫后出料，得到高效補鋰材料。
7、優選的，所述鋰源材料包括：氫氧化鋰、氧化鋰、碳酸鋰、草酸鋰、醋酸鋰、甲酸鋰、偏硅酸鋰、正硅酸鋰、磷酸鋰或碳化鋰中的一種或多種；所述富鋰材料包括氧化鋰；
8、所述碳源材料包括：蔗糖、葡萄糖、淀粉、果糖，纖維素、酚醛樹脂、間苯二酚-甲醛樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一種或多種；
9、所述導電碳包括：碳纖維、碳納米管、石墨烯中的一種或多種；
10、所述溶劑：去離子水、乙醇、n-甲基吡咯烷酮、丙酮中的一種或多種；
11、所述混合溶液的固含量為10wt％-45wt％。
12、優選的，所述鋰源材料的質量占所述混合溶液的總質量的百分比為35％-75％；
13、所述碳源材料的質量占所述混合溶液的總質量的百分比為20％-65％；
14、所述導電碳的質量占所述混合溶液的總質量的百分比為0.1-15％。
15、優選的，所述攪拌設備包括：磁力攪拌器、vc高效混合機、行星式攪拌機、立式攪拌罐中的一種或多種；
16、所述干燥設備包括：鼓風干燥箱、油浴鍋、噴霧干燥機、真空干燥箱中的一種或多種；所述干燥處理的溫度為60℃-300℃；所述干燥的時間為6小時-24小時。
17、優選的，所述燒結設備包括：箱式爐、管式爐、推板爐、輥道窖、回轉爐中的一種或多種。
18、優選的，所述惰性氣體包括：氮氣、氬氣、氦氣中的一種或多種；
19、所述惰性氣體的流速在0.5l/min-10.0l/min之間；
20、所述含碳氣體包括：乙炔、甲烷、丙烷中的任一種；
21、所述含碳氣體與所述惰性氣體的混合氣比例為1：[0.25-3.0]。
22、第二方面，本專利技術實施例提供了一種上述第一方面所述的制備方法制備得到的高效補鋰材料。
23、優選的，所述高效補鋰材料包括：碳基體、填充在所述碳基體的間隙中、孔隙中和表面上的氧化鋰和導電碳，以及包覆在所述碳基體的最外表面的碳包覆層；
24、所述碳基體的質量占所述高效補鋰材料的總質量的百分比為15％-60％；
25、所述氧化鋰的質量占所述高效補鋰材料的總質量的百分比為35％-75％；
26、所述導電碳的質量占所述高效補鋰材料的總質量的百分比為0.1％-15％；
27、所述碳包覆層的質量占所述高效補鋰材料的總質量的百分比為0.2％-10％。
28、第三方面，本專利技術實施例提供了一種正極極片，所述正極極片包括上述第二方面所述的高效補鋰材料。
29、第四方面，本專利技術實施例提供了一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括上述第三方面所述的正極極片。
30、本專利技術實施例提供的高效補鋰材料的制備方法，通過將鋰源材料和碳源材料可在溶劑中實現分子級別的均勻混合，且高溫下相互作用發生反應，能夠使鋰源材料分解生成粒徑更小活性更高的富鋰材料氧化鋰，使材料能夠提供較多的活性鋰，同時對碳源材料產生刻蝕作用，碳源材料經過碳化和刻蝕后形成具有孔隙結構的碳基體，氧化鋰和導電碳均勻分布于碳基體的間隙中、孔隙中和表面上，從而形成內核材料，在內核材料的表面包覆碳層，最終得到高效補鋰材料；本專利技術的制備方法操作簡單，采用的制備碳基體的碳源材料不僅來源廣泛且成本較低，還兼具有部分模板劑作用，簡化了多孔碳基體制備工序，提高制備效率，具有良好的經濟效益。
31、本專利技術實施例提供的高效補鋰材料，碳源材料在燒結后形成碳基體，碳基體的主要作用是隔離鋰源材料的聚集避免其團聚形成大顆粒，可以使鋰源材料更好的分解為氧化鋰并能夠均勻分布在碳基體的間隙、孔隙和表面上，同時可以對抑制循環過程中氧化鋰的膨脹，并減少氧化鋰與電解液的接觸，降低副反應的發生，抑制鋰枝晶的生成；此外，在碳基體的間隙中、孔隙中和表面上還分布有導電碳，使本專利技術高效補鋰材料具有較高的導電性能，從而提高倍率性能。
32、將本專利技術制備方法制備獲得的高效補鋰材料應用在鋰離子電池中，可以使鋰離子電池具有更高的容量和更好的倍率性能。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種高效補鋰材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據權利要求1所述的高效補鋰材料，其特征在于，所述鋰源材料包括：氫氧化鋰、氧化鋰、碳酸鋰、草酸鋰、醋酸鋰、甲酸鋰、偏硅酸鋰、正硅酸鋰、磷酸鋰或碳化鋰中的一種或多種；所述富鋰材料包括氧化鋰；
3.根據權利要求1所述的高效補鋰材料，其特征在于，所述鋰源材料的質量占所述混合溶液的總質量的百分比為35％-75％；
4.根據權利要求1所述的高效補鋰材料，其特征在于，所述攪拌設備包括：磁力攪拌器、VC高效混合機、行星式攪拌機、立式攪拌罐中的一種或多種；
5.根據權利要求1所述的高效補鋰材料，其特征在于，所述燒結設備包括：箱式爐、管式爐、推板爐、輥道窖、回轉爐中的一種或多種。
6.根據權利要求1所述的高效補鋰材料，其特征在于，所述惰性氣體包括：氮氣、氬氣、氦氣中的一種或多種；
7.一種上述權利要求1-6任一所述的制備方法制備得到的高效補鋰材料。
8.根據權利要求7所述的高效補鋰材料，其特征在于，所述高效補鋰材料包括：碳基體、填充在所述碳基體的間
9.一種正極極片，其特征在于，所述正極極片包括上述權利要求7-8任一所述的高效補鋰材料。
10.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包括上述權利要求9所述的正極極片。
...【技術特征摘要】
1.一種高效補鋰材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據權利要求1所述的高效補鋰材料，其特征在于，所述鋰源材料包括：氫氧化鋰、氧化鋰、碳酸鋰、草酸鋰、醋酸鋰、甲酸鋰、偏硅酸鋰、正硅酸鋰、磷酸鋰或碳化鋰中的一種或多種；所述富鋰材料包括氧化鋰；
3.根據權利要求1所述的高效補鋰材料，其特征在于，所述鋰源材料的質量占所述混合溶液的總質量的百分比為35％-75％；
4.根據權利要求1所述的高效補鋰材料，其特征在于，所述攪拌設備包括：磁力攪拌器、vc高效混合機、行星式攪拌機、立式攪拌罐中的一種或多種；
5.根據權利要求1所述的高效補鋰材料，其特征在于，所述燒結設備包括：箱式爐...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王勝強，石永明，劉柏男，陸浩，羅飛，
申請(專利權)人：溧陽天目先導電池材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。