[发明专利]一种低温锂电池/双碳层包覆复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了提供一种低温锂电池/双碳层包覆复合材料的制备方法，具体技术方案如下：采用多维有序介孔碳CMK‑3为硬模板和碳源，葡萄糖为二次包覆碳源，通过将锂源、镍源、锰源、钴源前驱体“浇注”到介孔碳材料的三维纳米空间内进行高温高压水热合成镍钴锰酸锂，限制粒子生长过程中体积扩增，防止粒子间团聚；高温烧结，粒子生长成型，并进行二次碳包覆，有效控制材料的尺寸和形貌。材料在介孔碳多维孔道内生长，有利于控制材料的尺寸，降低材料一次粒径，增大比表面积，缩短锂离子迁移距离。

技术领域

本发明特别涉及一种低温锂电池/双碳层包覆复合材料的制备方法。

背景技术

目前，针对镍钴锰酸锂低温性能的改进主要有三个方面：一、表面改性，在材料晶体表面包覆优良的电子导体(如碳、金属、金属氧化物、导电高分子等)或快离子导体，以提升离子或电子在晶体表面的传输，从而改善材料的电化学性能；二、体相掺杂，体相掺杂主要减少材料的带隙宽度，增强体相的电子导电性，另一方面诱导晶格畸变，改善锂离子在晶格内部的扩散速率；三、形貌优化，形貌优化的主要目的在于增加反应活性位点、缩短锂离子扩散距离、增加材料振实密度等。镍钴锰酸锂颗粒的粒径、微观形貌、晶体结构、掺杂和包覆物质的种类及含量等因素，很难通过单一的改进方法达到理想效果，如碳包覆改进镍钴锰酸锂时，获得均一、完整的碳包覆层比较困难，且单层的碳包覆，含碳量偏低，材料的电子导电性效果不理想。

因此，本发明专利，开发出一种以多维有序介孔碳为硬模板和碳源，葡萄糖为二次包覆碳源，将镍源、钴源、锰源、磷源、碳源、锂源“浇注”到纳米碳的三维纳米空间内，均匀混合后，经高温烧结，二次碳包覆等方法控制材料的尺寸和形貌，改善电池低温性能的低温锂电池/双碳层包覆复合材料的制备方法，成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以多维有序介孔碳为硬模板和碳源，葡萄糖为二次包覆碳源，将镍源、钴源、锰源、磷源、碳源、锂源“浇注”到纳米碳的三维纳米空间内，均匀混合后，经高温烧结，二次碳包覆等方法控制材料的尺寸和形貌，改善电池低温性能的低温锂电池/双碳层包覆复合材料的制备方法。

一种低温锂电池/双碳层包覆复合材料的制备方法：包括如下步骤：

步骤1：

配制一定物质的量比的镍源、钴源、锰源、磷源、碳源、锂源，均匀混合后，加入一定质量的葡萄糖溶于溶液中，防止Fe2+被氧化，再加入介孔碳 CMK-3，室温下超声一定时间，使之均匀分散在溶液中；

步骤2：

将均匀分散的溶液转移至反应釜中，在120-180℃下水热反应6～12h，反应后冷却至室温，反应产物经洗涤，鼓风干燥后得镍钴锰酸锂/碳掺杂复合材料；

步骤3：

将水热合成得到镍钴锰酸锂置于管式炉中，氮气保护下，700～800℃高温煅烧2～6h后，冷却取出，用去离子水和无水乙醇洗涤数次后，烘干得镍钴锰酸锂/双碳层包覆复合材料；

其中葡萄糖可用柠檬酸、抗坏血酸、麦芽糖等具有还原性的有机物替代进行二次碳包覆；

其中磷源为H3PO4，NH4H2PO4含磷的化合物。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：