一种碳包覆铁酸锂材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子正极材料表面改性技术领域，公开了一种碳包覆铁酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：S1：从沥青加工废气中分离得到烷烃类混合气体；S2：将铁酸锂材料放置于反应腔中，通入所述烷烃类混合气体通入所述烷烃类混合气体做为碳源，加热至400～700℃，气相沉积得到所述的碳包覆铁酸锂材料。本发明专利技术从沥青加工废气中分离得到烷烃类混合气体作为碳源对铁酸锂材料进行碳包覆，能够有效的利用沥青加工废气，减少环境污染，实现废物的有效回收利用，同时还能够在铁酸锂材料表面有效的包覆一层稳定的碳包覆层，提高铁酸锂材料的导电性以及防止了水分子对铁酸锂材料的破坏。性以及防止了水分子对铁酸锂材料的破坏。性以及防止了水分子对铁酸锂材料的破坏。

A carbon coated lithium ferrite material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种碳包覆铁酸锂材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子正极材料表面改性
，特别是涉及一种碳包覆铁酸锂材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳包覆是锂离子电池正极材料表面改性的重要手段，能够提高正极材料的导电性，同时能够作为正极材料的保护层，延长正极材料的使用寿命。铁酸锂(LFO)拥有能够脱出高达650mAh/g的比容量，作为一种正极补锂添加剂使用，能对锂离子电池中由于SEI膜形成而损失的活性锂进行补充，从而提高锂离子电池的能量密度以及循环寿命，因此铁酸锂具有广阔的商业前景。但是铁酸锂粉料容易与环境中的水发生副反应而导致充电容量的严重损失，为解决这一份问题，通常在铁酸锂粉料表面包覆一层无定形的碳，来减少其与环境中水分的直接接触，从而减少水分对于铁酸锂粉料的破坏；同时，碳包覆能够提高铁酸锂粉料的导电性，有利于铁酸锂中锂离子的脱出。
[0003]现有技术中铁酸锂的碳包覆方法主要有以下几种：1)直接通过铁酸锂与石墨直接混合研磨，将石墨包覆于铁酸锂表面，但是这种方法包覆均匀性不好；2)利用甲烷、乙烷等烷烃类气体在铁酸锂粉料表面通过化学气相沉积，在表面形成一层均匀的碳层，但是纯的烷烃类气体的成本较高，不利于大规模的包覆应用；3)水热法，将锂源、碳源、糖类等有机碳源混合均匀后，煅烧利用有机物在铁酸锂表面碳化来进行碳包覆，但该方法容易导致表面碳将铁酸锂中三价铁还原，而对铁酸锂造成容量损失。
[0004]基于现有技术碳包覆技术的问题，寻找一种低成本的合适的碳源气体，并采用气相沉积的方式对铁酸锂粉料进行碳包覆是本领域研发人员的研发方向。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的是提供一种碳包覆铁酸锂材料的制备方法，通过从沥青加工废气中分离得到烷烃类混合气体作为碳源气体，采用气相沉积的方式对锂离子电池正极材料进行碳包覆，能够对沥青加工废气进行二次利用，降低环境污染，同时降低了锂离子电池正极材料碳包覆的成本。
[0006]本专利技术的另一目的是提供通过上述制备方法制备得到的碳包覆铁酸锂材料。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种碳包覆铁酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1：从沥青加工废气中分离得到烷烃类混合气体；
[0010]S2：将铁酸锂材料放置于反应腔中，通入所述烷烃类混合气体作为碳源，加热至400～700℃，气相沉积得到表面碳包覆的所述铁酸锂材料。
[0011]进一步的，S1中所述分离包括以下步骤：
[0012](1)对所述沥青加工废气进行静电捕捉得到混合气体A；
[0013](2)将所述混合气体A通入水中得到混合气体B；
[0014](3)对所述混合气体B进行活性炭吸附、最后干燥得到所述烷烃类混合气体。
[0015]进一步的，所述混合气体A通入水通入水中的通气速率为1～50mL/min。
[0016]进一步的，S2步骤中所述烷烃类混合气体的通气速率为1～20mL/min。
[0017]进一步的，S2步骤中所述气相沉积的时间为4～8h。
[0018]进一步的，S2中所述锂离子电池正极材料在搅拌条件下与通入的所述烷烃类混合气体混合，所述搅拌的速度为10～30r/min。
[0019]进一步的，S2步骤中所述铁酸锂材料由以下方法制备：提供锂源和铁源，将所述锂源和所述铁源按照一定的锂铁摩尔比混合后煅烧得到所述铁酸锂材料。
[0020]进一步的，所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、氧化锂、氮化锂等中的至少一种。
[0021]进一步的，所述铁源包括氧化铁、氢氧化铁、硝酸铁、草酸铁等中的至少一种。
[0022]进一步的，所述锂源与所述铁源的锂铁摩尔比为(5～10)∶1。
[0023]进一步的，所述煅烧为在700～900℃条件下煅烧8～12h。
[0024]本专利技术还提供由上述制备方法制备得到的碳包覆铁酸锂材料。
[0025]进一步的，所述碳包覆铁酸锂材料的碳含量占总材料的1～10wt％，优选的，碳含量占总材料的2～5wt％，当碳含量过低，即碳包覆的厚度小，不能完全隔离铁酸锂粉料与空气中的水分反应，当碳含量过高时，碳包覆的厚度大，则不利于铁酸锂中锂离子的脱出，影响导电性。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0027](1)本专利技术创造性的以沥青加工废气中的烷烃类混合气体作为碳源对铁酸锂材料进行包覆，不仅提供了一种新的低成本的碳源，同时将沥青加工废气进行二次利用，提高了沥青加工副产物的附加值，降低了沥青加工废气对环境的污染。
[0028](2)本专利技术采用沥青加工废气中的烷烃类混合气体对铁酸锂材料进行碳包覆，能够在铁酸锂表面有效的包覆一层稳定的碳包覆层，提高了铁酸锂的导电性并防止了水分子对铁酸锂材料的破坏。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例1制备得到的碳包覆铁酸锂材料的扫描电镜图；
[0030]图2为本专利技术实施例1与对比例1的铁酸锂材料的充电比容量图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图用具体实施方式和实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。如无特别说明，本专利技术中所有原料和试剂均为市购常规的原料、试剂。实施例中各组分的用量以质量体积份计，g、mL。
[0032]一种碳包覆铁酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：
[0033]S1：从沥青加工废气中分离得到烷烃类混合气体；
[0034]众所周知，沥青在耐水性、抗老化性、绝缘性、耐腐蚀性等方面存在诸多优势，但是沥青在加工过程中不可避免的会产生大量的具有严重环境污染性、以及对人身体具有严重危害的有毒气体。目前沥青的加工所产生的气体，由高达上百种有机混合气体组成，包括有甲烷、乙烷、环烷烃类、芳香类烷烃等有机小分子气体，同时还存在水蒸气、含硫气体、一氧
化碳、二氧化碳、含氮类气体。因此，需要将烷烃类混合气体从沥青加工废弃中分离出来用于碳包覆锂离子正极材料。
[0035]一个实施方式中，S1中分离包括以下步骤：
[0036](1)对沥青加工废气进行静电捕捉得到混合气体A；
[0037](2)对混合气体A通入水中得到混合气体B；
[0038](3)对混合气体B进行活性碳吸附、最后干燥得到烷烃类混合气体。
[0039]需要说明的是，首先对沥青加工废气进行静电捕捉，沥青加工废气中含有大量的气态焦油细雾粒和固体颗粒，静电捕捉后的焦油细雾粒呈液态，收集后可重新用于生产，即静电捕捉的程序已经将大部分的焦油细雾粒和固体颗粒去除，得到混合气体A；将混合气体A通入水中能够去除水溶性气体，如硫化氢、二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等，同时能够进一步净化的静电捕捉操作未除尽的焦油细雾粒和固体颗粒(不溶于水漂浮在水上)，如此得到混合气体B；将混合气体B进行活性炭吸附，如此可进一步吸附去除含氮气体和含硫气体，通入生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳包覆铁酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：从沥青加工废气中分离得到烷烃类混合气体；S2：将铁酸锂材料放置于反应腔中，通入所述烷烃类混合气体做为碳源，加热至400～700℃，气相沉积得到所述的碳包覆铁酸锂材料。2.根据权利要求1所述的碳包覆铁酸锂材料的制备方法，其特征在于，S1中所述分离包括以下步骤：(1)对所述沥青加工废气进行静电捕捉得到混合气体A；(2)将所述混合气体A通入水中得到混合气体B；(3)对所述混合气体B进行活性炭吸附，最后干燥得到所述烷烃类混合气体。3.根据权利要求1所述的碳包覆铁酸锂材料的制备方法，其特征在于，S2步骤中所述烷烃类混合气体的通气速率为1～20mL/min。4.根据权利要求3所述的碳包覆铁酸锂材料的制备方法，其特征在于，S2步骤中所述气相沉积的时间为4～8h。5.根据权利要求1所述的碳包覆铁酸锂材料的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑天翔，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：