一种导电聚合物包覆的金属锂粉及其制备方法及制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种导电聚合物包覆的金属锂粉及其制备方法及制备装置，所述导电聚合物包覆的金属锂粉包括金属锂粉，所述金属锂粉的表面包覆有导电聚合物；所述导电聚合物包覆的金属锂粉的制备方法包括：采用氧化剂在盐酸水溶液中氧化导电聚合物的单体，聚合制备盐酸掺杂的导电聚合物粉体，将其经过氨水脱掺杂得到碱式导电聚合物粉体，然后溶于N‑甲基吡咯烷酮制成碱式导电聚合物溶液；在真空环境下，将金属锂蒸发气化成气态锂；将所述碱式导电聚合物溶液雾气化得到雾状包覆剂；将气态锂置于惰性气氛以及气雾状包覆剂的混合气氛中冷凝；冷却后收集。本发明专利技术的技术方案解决了金属锂粉不能直接在空气中使用的缺点，工艺简单，提高了金属锂粉的纯度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料
，尤其涉及一种导电聚合物包覆的金属锂粉及其制备方法及制备装置。
技术介绍
由于金属锂具有摩尔质量小、电负性低和化学活性高等优点，在锂电池、锂合金、原子能反应堆、制药、化纤、陶瓷、塑料、冶金、有机锂等工业中都有广泛应用。工业上对金属锂纯度的要求不一，一般锂电池和锂合金要求纯度大于99.9％，原子能工业、航空工业等则需要锂的纯度更高，传统的锂冶炼工业中，如：纯度只能达到94-98％，还需要重新融熔精制，这种将制备和提纯分离进行的生产方法，不利于环保，且对原料要求高。金属锂在锂离子电池领域的应用是当今新能源的一大热点，金属锂负极可以提高电池能量密度，满足锂离子电池在电动汽车领域能量需求。但金属锂负极在充放电循环中易生成锂枝晶，容易引起安全事故，而且金属锂活性高不方便直接在空气中操作使用。因此，为克服上述缺陷，金属锂的制备工艺还需改善。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术公开了一种导电聚合物包覆的金属锂粉及其制备方法及制备装置，解决了金属锂粉因活性高而不能直接在空气中使用的缺点，所述导电聚合物包覆的金属锂粉的制备方法及制备装置将锂粉的制备和提纯、包覆一体化，简化制备工艺流程，提高了金属锂粉纯度。对此，本专利技术采用的技术方案为：一种导电聚合物包覆的金属锂粉，其包括金属锂粉，所述金属锂粉的表面包覆有导电聚合物。在金属锂粉表面包覆导电聚合物，解决了金属锂粉因活性高而不能直接在空气中使用的缺点，扩大了使用范围。作为本专利技术的进一步改进，所述导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩导电聚合物及其掺杂衍生物中的一种。作为本专利技术的进一步改进，所述导电聚合物包覆的金属锂粉采用以下步骤制备得到：步骤S1：采用氧化剂在盐酸水溶液中氧化导电聚合物的单体，聚合制备盐酸掺杂的导电聚合物粉体；步骤S2：将所述盐酸掺杂的导电聚合物粉体经过氨水脱掺杂得到碱式导电聚合物粉体，然后溶于N-甲基吡咯烷酮制成碱式导电聚合物溶液；步骤S3：在真空环境下，将金属锂蒸发气化成气态锂；同时，将所述碱式导电聚合物溶液雾气化得到雾状包覆剂；将气态锂置于惰性气氛以及气雾状包覆剂的混合气氛中冷凝；冷却后收集，即得到所述导电聚合物包覆的金属锂粉。作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中的氧化剂为(NH4)2S2O8、H2O2、K2Cr2O7、KIO3、FeCl3中的一种。作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中，所述惰性气体为氮气、氩气中的一种。本专利技术还提供了一种如上所述的导电聚合物包覆的金属锂粉的制备方法，其包括以下步骤：步骤S1：采用氧化剂在盐酸水溶液中氧化导电聚合物的单体，聚合制备盐酸掺杂的导电聚合物粉体；步骤S2：将所述盐酸掺杂的导电聚合物粉体经过氨水脱掺杂得到碱式导电聚合物粉体，然后溶于N-甲基吡咯烷酮制成碱式导电聚合物溶液；步骤S3：在真空环境下，将金属锂蒸发气化成气态锂；同时，将所述碱式导电聚合物溶液雾气化得到雾状包覆剂；将气态锂置于惰性气氛以及气雾状包覆剂的混合气氛中冷凝；冷却后收集，即得到所述导电聚合物包覆的金属锂粉；其中，步骤S1中的氧化剂为(NH4)2S2O8、H2O2、K2Cr2O7、KIO3、FeCl3中的一种，所述导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩导电聚合物及其掺杂衍生物中的一种；步骤S3中，所述惰性气体为氮气、氩气中的一种。本专利技术还公开了一种导电聚合物包覆的金属锂粉的制备装置，所述导电聚合物包覆的金属锂粉采用如上所述的制备方法进行制备，所述导电聚合物包覆的金属锂粉的制备装置包括接收容器、蒸发部件、冷凝混合单元和收集部件，所述接收容器设有惰性气体入口、雾化喷嘴和接收容器出口，所述雾化喷嘴与装有碱式导电聚合物溶液的容器连接；所述蒸发部件包括真空蒸发室，所述真空蒸发室内设有蒸发器，所述蒸发器与加热器连接，所述真空蒸发室还设有真空抽气口、惰性气体入口和锂蒸汽导管，所述接收容器出口、锂蒸汽导管分别与冷凝混合单元的入口连接，所述冷凝混合单元的出口与收集部件连接。作为本专利技术的进一步改进，所述冷凝混合单元包括冷媒入口和冷媒出口，所述冷媒入口设在冷凝混合单元的出口一侧，所述冷媒出口设在冷凝混合单元的入口一侧，所述冷媒入口和冷媒出口连通。此技术方案，采用逆流的热交换模式，提高冷凝锂粉产率。作为本专利技术的进一步改进，所述收集部件包括捕集室和收集箱，所述冷凝混合单元的出口通过扩压管与捕集室连接，所述捕集室的上部设有气流过滤筛网，所述捕集室在气流过滤筛网的上方设有出气口开关，所述捕集室的底部与收集箱连接，所述收集箱还设有真空抽气口。此技术方案中，扩压管起到气体减压的作用。捕集室上方安装气流过滤筛网，提高了粉体捕集率。作为本专利技术的进一步改进，所述冷凝混合单元的出口通过喉管与扩压管连接；所述锂蒸汽导管穿入接收容器，并从接收容器的出口穿入，与冷凝混合单元的入口连接；所述锂蒸汽导管设有导管开关。作为本专利技术的进一步改进，所述蒸发器内设有加热电阻丝，所述加热电阻丝与加热器连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：采用本专利技术的技术方案，在金属锂粉表面包覆导电聚合物，解决了金属锂粉因活性高而不能直接在空气中使用的缺点，扩大了使用范围。本专利技术的制备方法和制备装置将锂粉的制备和提纯、包覆一体化，简化制备工艺流程，提高了金属锂粉纯度，可达99.99％以上。附图说明图1是本专利技术一种金属锂粉的制备装置的结构示意图。附图标记包括：1-接收室，11-高压惰性气体入口，12-雾化喷嘴，13-接收容器出口，2-真空蒸发室，21-蒸发器，22-电阻加热器，23-蒸发器真空抽气口，24-惰性气体入口，25-锂蒸汽导管，26-导管开关，3-冷凝混合单元，31-冷媒入口，32-冷媒出口，4-捕集室，41-气流过滤筛网，42出气口开关，5-收集箱，51-收集箱真空抽气口，6-喉管，7-扩压管。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明。实施例1一种导电聚合物包覆的金属锂粉，其包括金属锂粉，所述金属锂粉的表面包覆有导电聚合物。所述导电聚合物包覆的金属锂粉采用以下步骤制备得到：步骤S1：采用氧化剂(NH4)2S2O8在盐酸水溶液中氧化苯胺单体，聚合反应后得到沉淀为盐酸掺杂的导电聚苯胺粉体。步骤S2：将所述盐酸掺杂的导电聚苯胺粉体经过氨水脱掺杂得到碱式导电聚合物粉体，然后溶于N-甲基吡咯烷酮制成碱式导电聚合物溶液备用。步骤S3：在真空环境下，将金属锂蒸发气化成气态锂；同时，将所述碱式导电聚合物溶液雾气化得到雾状包覆剂；将气态锂置于惰性气氛以及气雾状包覆剂的混合气氛中冷凝；冷却后收集，即得到所述导电聚合物包覆的金属锂粉；所述惰性气体为氮气或氩气。因导电聚苯胺包覆层的存在，使得本专利技术制备的金属锂粉可以通过常规涂布工艺制成锂离子电池用的负极极片，制备工艺简单，且导电聚苯胺包覆层可抑制充放循环中锂枝晶的生长，提高电池安全性能。实施例2一种导电聚合物包覆的金属锂粉的制备装置，所述导电聚合物包覆的金属锂粉采用实施例1所述的制备方法进行制备。如图1所示，所述导电聚合物包覆的金属锂粉的制备装置包括接收室1、蒸发部件、冷凝混合单元3和收集部件，所述接收室1设有高压惰性气体入口11、雾化喷嘴12和接收容器出口13，所述雾化喷嘴12与装有碱式导电聚合物溶液的容器连接；所述蒸发部件包括真空蒸发室2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电聚合物包覆的金属锂粉，其特征在于：其包括金属锂粉，所述金属锂粉的表面包覆有导电聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种导电聚合物包覆的金属锂粉，其特征在于：其包括金属锂粉，所述金属锂粉的表面包覆有导电聚合物。2.根据权利要求1所述的导电聚合物包覆的金属锂粉，其特征在于：所述导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩导电聚合物及其掺杂衍生物中的一种。3.根据权利要求1或2所述的导电聚合物包覆的金属锂粉，其特征在于：所述导电聚合物包覆的金属锂粉采用以下步骤制备得到：步骤S1：采用氧化剂在盐酸水溶液中氧化导电聚合物的单体，聚合制备盐酸掺杂的导电聚合物粉体；步骤S2：将所述盐酸掺杂的导电聚合物粉体经过氨水脱掺杂得到碱式导电聚合物粉体，然后溶于N-甲基吡咯烷酮制成碱式导电聚合物溶液；步骤S3：在真空环境下，将金属锂蒸发气化成气态锂；同时，将所述碱式导电聚合物溶液雾气化得到雾状包覆剂；将气态锂置于惰性气氛以及气雾状包覆剂的混合气氛中冷凝；冷却后收集，即得到所述导电聚合物包覆的金属锂粉。4.根据权利要求3所述的导电聚合物包覆的金属锂粉，其特征在于：步骤S1中的氧化剂为(NH4)2S2O8、H2O2、K2Cr2O7、KIO3、FeCl3中的一种。5.根据权利要求3所述的导电聚合物包覆的金属锂粉，其特征在于：步骤S3中，所述惰性气体为氮气、氩气中的一种。6.如权利要求1所述的导电聚合物包覆的金属锂粉的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：步骤S1：采用氧化剂在盐酸水溶液中氧化导电聚合物的单体，聚合制备盐酸掺杂的导电聚合物粉体；步骤S2：将所述盐酸掺杂的导电聚合物粉体经过氨水脱掺杂得到碱式导电聚合物粉体，然后溶于N-甲基吡咯烷酮制成碱式导电聚合物溶液；步骤S3：在真空环境下，将金属锂蒸发气化成气态锂；同时，将所述碱式导电聚合物溶液雾气化得到雾状包覆剂；将气态锂置于惰性气氛以及气雾状包覆剂的混合气氛中冷凝；冷却后收集，即得到所述导电聚合物包覆的金...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立君，宋翠环，
申请(专利权)人：深圳市鑫永丰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44