The present invention provides a core-shell structure lithium ion battery cathode material with inorganic extensible carbon material as shell and its preparation method. One or more small molecular organic compounds containing two or more elements in C, H, O and N are used as carbon source, and the organic matter itself has a certain ring structure. Under suitable catalyst and thermodynamic conditions, the cathode material of lithium ion battery is negative. The powder surface of the polar material is cracked to form a layer of extensible carbon material shell. In the process of lithium ion embedding, the cathode material of the lithium ion battery has good basic structure of the film. During the process of lithium removal, the shell only slightly retracts, which greatly improves the cycle performance.
【技术实现步骤摘要】
一种以无机可延展碳材料为壳包覆的核壳结构锂离子电池阴极材料及其制备方法
一种以无机可延展碳材料为壳包覆的核壳结构锂离子电池阴极材料及其制备方法,该方法经过可控裂解,可以在活性物质颗粒外形成一层无机可延展碳材料包覆层,使得该材料在充放电过程中表面包覆层可以随着内核活性物质的膨胀而延展而材料脱锂以后略微缩回,使得活性物质表面形成的SEI膜相对稳定,提升了材料的循环性能。
技术介绍
由于现有材料体系的限制,商业化摇椅式锂离子电池以及电池组的能量密度已经达到瓶颈。为了提升商业化的锂离子电池及其电池组的能量密度,满足市场及应用的要求,高容量阴极材料是未来锂离子电池负极材料的重要发展方向之一。然而高容量的锂离子电池阴极材料诸如过度金属的氧化物或卤化物。但是这类材料存在着几个主要的问题,第一该类材料大多数导电性极差甚至为绝缘体;第二该类材料在脱嵌锂过程中因体积膨胀过大而导致碎裂,且在持续膨胀收缩的过程中,SEI膜界面不稳定而反复生成的问题造成电化学性能的快速衰减。目前的主流处理方法是在高容量的阳离子材料表面进行一次包覆处理,但是目前的有机导电包覆层价格过高,且性能不够理想。如CN201310062991.1,其所制备的三氟化铁阴极材料采用乙炔黑机械包覆,包覆层脆弱不均匀,极易脱落,无法起到良好的保护效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足,旨在提供一种以无机可延展碳材料为壳包覆的核壳结构锂离子电池阴极材料及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的:一种以无机可延展碳材料为壳包覆的核壳结构锂离子电池阴极材料,其特征在于:(Ⅰ)所述锂离子电池阴极 ...
【技术保护点】
1.一种以无机可延展碳材料为壳包覆的核壳结构锂离子电池阴极材料,其特征在于:(Ⅰ)所述锂离子电池阴极材料为核壳结构,所述核壳结构中的壳:由若干N掺杂的类石墨碳层构成;(Ⅱ)所述类石墨碳层由多层碳以多个卷曲褶皱通过M型叠加的形式构成,形成可延展卷曲的多层碳纳米壁阵列结构;(Ⅲ)所述核壳结构中的核:由在摇椅式锂离子电池体系内通过脱嵌锂进行充放电过程中带有体积膨胀的活性物质颗粒构成。
【技术特征摘要】
1.一种以无机可延展碳材料为壳包覆的核壳结构锂离子电池阴极材料,其特征在于:(Ⅰ)所述锂离子电池阴极材料为核壳结构,所述核壳结构中的壳:由若干N掺杂的类石墨碳层构成;(Ⅱ)所述类石墨碳层由多层碳以多个卷曲褶皱通过M型叠加的形式构成,形成可延展卷曲的多层碳纳米壁阵列结构;(Ⅲ)所述核壳结构中的核:由在摇椅式锂离子电池体系内通过脱嵌锂进行充放电过程中带有体积膨胀的活性物质颗粒构成。2.一种以无机可延展碳材料为壳包覆的核壳结构锂离子电池阴极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:B1、将碳源、用来制作锂离子电池负极的粉末核及催化剂置入反应器,再通入惰性气体置换空气气氛并将气压控制在1atm-5atm;B2、待气压稳定且氧含量低于200ppm后,将反应器升温至500-1200℃,进行催化裂解1-8h;B3、将步骤B2催化裂解的产物自然冷却至65℃以下,然后泄压并去除惰性保护气氛,得到以无机可延展碳材料为壳包覆的核壳结构锂离子电池阴极材料。3.如权利要求2所述的一种以无机可延展碳材料为壳包覆的核壳结构锂离子电池阴极材料的制备方法,其特征在于:步骤B1中,所述碳源为含有C、H、O、N中两种或两种以上元素且分子结构具有一定的环状结构的一种或几种小分子有机物,其中至少一种小分子有机物含有N元素,所述碳源为杂环化合物、吡啶类、嘧啶类、含苯环与氮的络合物、苯的衍生物、酰胺衍生物、杂环芳香烃中的一种或多种。4.如权利要求2所述的一种以无机可延展碳材料为壳包覆的核壳结构锂离子电池阴极材料的制备方法,其特征在于:步骤B1中,所述碳源、催化剂直接以固相或液相的形式置入反应器;或者将碳源、催化剂气化置入反应器,待反应器到达反应条件后,通...
【专利技术属性】
技术研发人员:石珉滈,王志勇,皮涛,石磊,黄越华,邵浩明,余梦泽,
申请(专利权)人:湖南中科星城石墨有限公司,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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