[发明专利]一种高倍率碳铝铜包覆三元复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高倍率碳铝铜包覆三元复合材料的制备方法，其特征在于：1）铝包覆硫酸四氨合铜复合材料前驱体A：2）三元复合材料B：3）制备高倍率碳铝铜包覆三元复合材料。本发明，通过热熔法将铝包覆在硫酸四氨合铜，具有包覆均匀，结合力强等优点，经过研磨、液相法包覆在三元材料表面，制备出包覆均匀度高的复合材料，降低副反应的发生机率，提高循环性能；利用外层铝/铜金属物质提高其电子导电性能和倍率性能。二氧化钛通过液相法均匀掺杂在碳材料内部提高其在电解液中的稳定性与电解液的相容性，同时碳包覆在二氧化钛又可以提高碳材料的比表面积提高其包覆层的吸液能力，并最终提高其材料的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料制备领域，具体的说是一种高倍率碳铝铜包覆三元复合材料的制备方法。

背景技术

三元电池以其能量密度高、循环寿命好、环境友好及其价格低廉等优点而迅速受到市场的青睐，并应用于数码电池、电动汽车等领域，但是其在大倍率放电条件下性能偏差，严重影响其在混合电动汽车等领域的推广。虽然可以通过表面包覆技术降低三元材料直接与电解液接触的机率以提高其循环性能，比如包覆金属氧化物和金属单质等，即通过固相球磨法在三元材料表面包覆二氧化钛、氧化铝等材料，但采用此方法存在着研磨时间长、一致性差，耗能高及其包覆均匀性差等缺陷，造成改善效果不明显。

发明内容

为改善三元材料的吸液能力、导电率及其循环性能，本发明通过在三元材料表面包覆导电率高的二氧化钛复合材料以提高Li(Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1)O₂的倍率、循环性能。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种高倍率碳铝铜包覆三元复合材料的制备方法，以质量比，其特征在于，包括以下步骤：

1）、铝包覆硫酸四氨合铜复合材料前驱体A：

称取硫酸四氨合铜和纳米铝粉通过球磨机混合均匀后，转移到熔融釜中，并加热到熔化温度（650～750）℃，保温2h，之后将熔融液导入到模具中，得到铝包覆硫酸四氨合铜复合材料前驱体A；

其中，质量比，硫酸四氨合铜：纳米铝粉=（0.5～1）:1；

2）、三元复合材料B：

将体积比按照四甲基氢氧化铵：乙二醇：异丙醇钛=10：30：1的四甲基氢氧化铵溶液加入到乙二醇中，二者搅拌均匀后加入异丙醇钛，室温下继续搅拌至获得均匀溶液；将溶液转移到聚四氟乙烯水热釜内衬中，并在200℃下水热反应8h，自然冷却至室温，采用丙醇进行离心分离获得产物，之后在空气中进行热处理：热处理温度为250~550℃，热处理时间为1~3h，得到三元复合材料B；

所述的四甲基氢氧化铵浓度为20~30%。

3）、制备高倍率碳铝铜包覆三元复合材料：将铝包覆硫酸四氨合铜复合材料前驱体A和三元复合材料B转移到密闭容器中，在氢气/甲烷混合气氛中，采用微波等离子体烧结，烧结温度为800℃～1000℃，烧结时间为10min～120min，最后形成多孔碳/铝/铜多元材料包覆三元复合材料。

其中，质量比，前驱体A：PVP：LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂：NMP=（5～20）:（0.5～2）:（50～150）:500。

本发明的有益效果：通过热熔法将铝包覆在硫酸四氨合铜，具有包覆均匀，结合力强等优点，经过研磨、液相法包覆在三元材料表面，制备出包覆均匀度高的复合材料，降低副反应的发生机率，提高循环性能；利用外层铝/铜金属物质提高其电子导电性能和倍率性能。二氧化钛通过液相法均匀掺杂在碳材料内部提高其在电解液中的稳定性与电解液的相容性，同时碳包覆在二氧化钛又可以提高碳材料的比表面积提高其包覆层的吸液能力，并最终提高其材料的循环性能和倍率性能。

附图说明

图1为实施例一种高倍率碳铝铜包覆三元复合材料的制备方法的SEM图。