一种氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108682828A(43)申请公布日2018.10.19(21)申请号201810592131.1H01M4/62(2006.01)(22)申请日2018.06.11(71)申请人清华大学深圳研究生院地址518055广东省深圳市南山区西丽大学城清华校区申请人湖北融通高科先进材料有限公司(72)发明人康飞宇谌芳园贺艳兵何中林王鹏武洪彬李宝华程光春林平(74)专利代理机构广东德而赛律师事务所44322代理人叶秀进(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)权利要求书1页说明书7页(54)发明名称一种氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法(57)摘要本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种氮掺杂碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：以三聚氰胺为氮源，有机酸为碳源，改性石墨烯为导电桥梁，将三聚氰胺、有机酸、改性石墨烯在溶剂中混合均匀，然后再加入正极材料，混合均匀，干燥；将混合好的干燥物料研磨过筛，然后将物料转移至回转炉中，通入惰性气氛，加热至100~500℃，三聚氰胺与有机酸、改性石墨烯反应后原位生成的功能结构组分包覆在正极材料表面；然后继续升温碳化得到具有核壳结构的氮掺杂碳包覆正极材料。相对于现有技术，本发明采用原位氮掺杂碳包覆正极材料，得到包覆均匀的正极材料，该材料的导电性好，循环性能提升明显，倍率性能好。而且该方法简单，成本低，非常适合大规模生产运用。CN108682828ACN108682828A权利要求书1/1页1.一种氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法，其特征在于，至少包括如下步骤：步骤一，以三聚氰胺为氮源，有机酸为碳源，改性石墨烯为导电桥梁，将三聚氰胺、有机酸、改性石墨烯在溶剂中混合均匀，然后再加入正极材料，混合均匀，得到湿浆料，干燥；步骤二，将步骤一中混合好的干燥物料研磨过筛，然后将物料转移至回转炉中，通入惰性气氛，加热至100~500℃，保温0.1~5h，三聚氰胺与有机酸、改性石墨烯反应后原位生成功能结构组分，功能结构组分均匀包覆在正极材料表面；然后继续升温至500~1000℃，碳化0.5~24h，冷却后打散、过筛，得到包覆均一的氮掺杂碳包覆正极材料。2.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法，其特征在于，步骤二得到的氮掺杂碳包覆正极材料具有核壳结构，壳层为氮掺杂碳层，核层为正极材料，所述氮掺杂碳层是由三聚氰胺与有机酸、改性石墨烯反应后原位生成的功能结构组分碳化得到的。3.根据权利要求2所述的氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法，其特征在于，壳层的质量为核层质量的0.5~5%。4.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法，其特征在于，步骤一所述的改性石墨烯为接枝有-OOH，-OH官能团的石墨烯。5.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法，其特征在于，步骤一所述的有机酸为含-COOH的有机物，并且-COOH官能团的个数为1~5，碳原子数为2~20。6.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法，其特征在于，步骤一所述的溶剂为水、乙醇、丙酮、异丙醇、正丁醇、四氢呋喃和甲基丁酮中的至少一种，湿浆料的固含量为10~50%。7.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法，其特征在于，步骤一所述正极材料为三元材料、富锂材料、镍锰酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂和磷酸锰铁锂中的至少一种，D50为8~18微米。8.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法，其特征在于，步骤一所述的干燥的温度60~200℃。9.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，有机酸、改性石墨烯、三聚氰胺和正极材料的质量比为：（5~10）：（0.1~1）：（5~10）：100。10.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法，其特征在于，步骤二所述回转炉的转速为0.1rpm~1000rpm；所述惰性气氛包括氦气、氮气、氩气、二氧化碳中的至少一种。2CN108682828A说明书1/7页一种氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于新能源锂离子电池材料技术领域，主要涉及一种氮掺杂碳包覆正极材料的制备方法。背景技术[0002]锂离子电池由于能量密度高，循环寿命长，环保等特点，从最初的3C类领域逐渐扩展到了电动汽车领域。而正极材料由于导电性和循环性差的原因，制约了其广泛的运用前景。传统的如CN104900869A公开了一种碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法，采用普通有机碳源包覆，导电性差。CN104466135A公开了一种导电聚合物包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，是直接加入导电聚合物，然后进行煅烧，得到碳包覆层，但是，由于其工艺的技术缺