The invention provides a device and a method for carbon coating of electrode materials, in particular to a device and a method for carbon coating containing a transition metal oxide positive electrode material. The device can make the carbon source vaporization and cracking dehydrogenation under high temperature, the formation of flue gas containing carbon nuclei, then the electrode material powder dispersed in fast dynamic carbon nuclei in flue gas, carbon nuclei adsorbed on the electrode material surface, after quenching to form a composite electrode material coated with carbon.
【技术实现步骤摘要】
一种电极材料碳包覆装置及方法
本专利技术涉及电化学领域,尤其涉及锂离子电池电极材料的表面改性,特别涉及一种含过渡金属氧化物正极材料碳包覆的装置及方法。
技术介绍
锂离子电池作为一种便携式能源装置,已经广泛地应用于各个行业。锂离子电池主要构成材料包括电解液、隔膜、正极材料、负极材料和集流体等。在锂离子电池的组成部分中,正极材料的性能直接决定了最终锂离子电池的指标和价格。目前,在商业应用的正极材料中,过渡金属氧化物正极材料,如钴酸锂、三元正极、镍钴铝正极(NCA)等,都有较高的容量和安全性能,然而这类材料一旦充电电压高于4.2V时,性能就会急剧下降,因此,限制了该类材料的广泛应用。一种有效提高过渡金属氧化物正极材料电化学性能的方法就是碳包覆,通过碳包覆改性可阻止过渡金属氧化物正极材料与电解液的直接接触,抑制循环过程中氢氟酸对过渡金属氧化物正极材料的侵蚀,减少过渡金属氧化物正极材料与电解液的副反应,同时可以降低电池在充放电过程中的电荷转移电阻,提高电子导电性和离子导电性,可进一步提高过渡金属氧化物正极材料的倍率性能,扩大其适用范围。由于过渡金属氧化物正极材料中过渡金属元素处于高价态,且该类材料一般在空气或氧气氛围下通过高温热处理合成,碳包覆过程中还原性的碳易与过渡金属反应,因而过渡金属氧化物正极材料的碳包覆较难实现。现有的过渡金属氧化物正极材料的碳包覆工艺有物理法碳包覆工艺和化学法碳包覆工艺,物理法碳包覆主要是真空热蒸镀,将待高纯石墨置于真空中进行蒸发或升华,使之在正极材料表面析出;化学法碳包覆主要是将有机碳源与过渡金属氧化物正极材料混合均匀后在非氧化气氛下热处 ...
【技术保护点】
一种电极材料碳包覆装置,包括流体输送管道、燃烧室、喉管室、反应室、进料仓、急冷室和收料室,所述流体输送管道、燃烧室、喉管室与反应室在水平方向自左至右依次密闭连接,所述进料仓、反应室、急冷室和收料室在竖直方向自上而下依次密闭连接;各部件截面呈圆形或多边形;其特征在于:所述流体输送管道连接外部燃料气源,燃料气源在燃烧室内充分燃烧形成高温燃烧气流进入喉管室,所述喉管室设有雾化喷嘴用于连接外部碳源,所述碳源为可裂解脱氢的碳氢化合物,选用烷烃、烯烃、炔烃、环烃或芳香烃中的一种或几种;所述进料仓设有粉末分散装置用于分散电极材料粉体,碳源在高温燃烧气流作用下裂解脱氢形成碳晶核并与动态分散状电极材料在反应室内完成碳包覆。
【技术特征摘要】
1.一种电极材料碳包覆装置,包括流体输送管道、燃烧室、喉管室、反应室、进料仓、急冷室和收料室,所述流体输送管道、燃烧室、喉管室与反应室在水平方向自左至右依次密闭连接,所述进料仓、反应室、急冷室和收料室在竖直方向自上而下依次密闭连接;各部件截面呈圆形或多边形;其特征在于:所述流体输送管道连接外部燃料气源,燃料气源在燃烧室内充分燃烧形成高温燃烧气流进入喉管室,所述喉管室设有雾化喷嘴用于连接外部碳源,所述碳源为可裂解脱氢的碳氢化合物,选用烷烃、烯烃、炔烃、环烃或芳香烃中的一种或几种;所述进料仓设有粉末分散装置用于分散电极材料粉体,碳源在高温燃烧气流作用下裂解脱氢形成碳晶核并与动态分散状电极材料在反应室内完成碳包覆。2.如权利要求1所述的电极材料碳包覆装置,其特征在于:所述电极材料包括正极材料和负极材料;所述正极材料为磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂中的一种或多种,或者所述正极材料为含有过渡金属氧化物xLi2MnO3--yLiFeaNibCocMndO2(0≤x≤1,0≤y≤1,x+y=1;0≤a、b、c、d≤1,a+b+c+d=1)的正极材料及其掺杂改性物;所述负极材料为锂合金或能够可逆嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钛氧化物、锂硅氧化物、金属锂和石墨中的一种或多种。3.如权利要求1所述的电极材料碳包覆装置,其特征在于:所述流体输送管道包括燃料输送管道和助燃物输送管道,所述燃料输送管道上设有燃料流量控制器,用于控制燃料的流量,所述助燃物输送管道上设有助燃物流量控制器,用于控制助燃物的流量。4.如权利要求1所述的电极材料碳包覆装置,其特征在于:所述燃烧室包括涡流器、火焰筒以及安装在燃烧室内壁上的点火装置,所述涡流器在水平方向上连接流体输送管道和火焰筒,火焰筒采用耐高温合金;所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈永翀,康利斌,张艳萍,张萍,
申请(专利权)人:北京好风光储能技术有限公司,
类型:发明
国别省市:北京,11
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