一种氯化锆锂和氯化铝锂双包覆石墨复合材料及其制备方法技术

一种氯化锆锂和氯化铝锂双包覆石墨复合材料及其制备方法，其制备过程为：将有机锂盐溶解于有机溶剂中，之后添加氢氧化氯化锆铝分散均匀，之后添加石墨超声分散均匀，得到溶液A；同时配置有机碱溶液B；之后将溶液B滴加到溶液A中，在(100

【技术实现步骤摘要】
一种氯化锆锂和氯化铝锂双包覆石墨复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料制备领域，具体是一种氯化锆锂和氯化铝锂双包覆石墨复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着市场对锂离子电池快充性能要求的提高，要求锂离子电池负极材料具有优异的快充性能，而提升负极材料快充性能措施有很多，比如：降低材料骨料粒径、碳包覆、材料表面改性等措施可以提升材料的锂离子嵌脱通道及其扩散系数。快离子导体是一种锂离子导电率高的化合物，其在充放电过程中可以实现锂离子的快速交换，进而实现快充性能的有效提升。快离子导体虽然具有离子导电率高等特性，但是需要与电子导电率好的材料混合使用以达到快充性能的提升。专利CN114628659A公开了一种动力电池用石墨负极复合材料及其制备方法，该材料内核为石墨，外壳是由Li5FeO4掺杂快离子导体单层结构组成，提高了负极材料的倍率性能，但是单一材料包覆均匀性差，使其材料内核包覆完整度低，容易与电解液接触，副反应多，并降低其首次效率。为进一步提升材料的快充性能及其首次效率，需要进行多次包覆提升材料的快充性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种氯化锆锂和氯化铝锂双包覆石墨复合材料及其制备方法，提升材料的快充性能及其循环性能。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括内核和外壳，内核为石墨，外壳为氯化锆锂、氯化铝锂、无定形碳的复合体。
[0005]优选地，所述复合材料中，外壳的质量百分数为(5
‑
10)wt％。
[0006]本专利技术还提供一种上述氯化锆锂和氯化铝锂双包覆石墨复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1、将有机锂盐溶解于有机溶剂中，之后添加氢氧化氯化锆铝分散均匀，之后添加石墨超声分散均匀，得到溶液A，其中，质量比，有机锂盐：有机溶剂：氢氧化氯化锆铝：石墨＝(10
‑
30)：(100
‑
500)：(5
‑
20)：100；
[0008]S2、将有机碱添加到有机溶剂中分散均匀，配制成质量浓度为(1
‑
10)wt％的溶液B；
[0009]S3、将溶液A添加到三口烧瓶中，之后将溶液B滴加到溶液A中，并通过水热反应在(100
‑
200)℃温度下反应(1
‑
6)h，之后过滤出滤渣，将滤渣进行真空干燥，之后浸泡在树脂溶液中，浸泡过后再次过滤出滤渣，将滤渣进行真空干燥，之后转移到管式炉中，并在(700
‑
1200)℃温度下碳化(1
‑
6)h，得到氯化锆锂和氯化铝锂双包覆石墨复合材料。
[0010]优选地，步骤S1中所述有机锂盐为氨基锂、2
‑
羟基丙酸锂中的一种。
[0011]优选地，步骤S1中所述有机溶剂为正丁醇，异丁醇、苯甲醇、乙二醇中的一种。
[0012]优选地，步骤S2中所述有机碱为苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、四乙基氯
化铵、四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵、四丁基氯化铵中的一种。
[0013]优选地，所述步骤S3中质量比，溶液A：溶液B：树脂溶液＝100：(10
‑
30)：(1
‑
10)。
[0014]优选地，步骤S3中所述树脂溶液的质量浓度为1
‑
10wt％，树脂溶液的溶质为酚醛树脂、环氧树脂、糠醛树脂中的一种，溶剂为乙醚、乙酸乙酯中的一种。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]1.采用有机碱性溶液，有机锂盐与氢氧化氯化锆铝在(100
‑
200)℃反应生成氢氧化锆锂和氢氧化铝锂，之后碳化，得到氯化锆锂和氯化铝锂材料，提升材料的动力学性能及其首次效率。
[0017]2.在石墨材料表面包覆氯化锆锂、氯化铝锂，利用氯化锆锂、氯化铝锂自身锂离子导电率高的特性提升倍率性能，同时锆掺杂可以提供容量，铝掺杂可以降低形成SEI膜消耗的锂离子，提升材料的首次效率和充放电过程中锂离子的传输速率，同时发挥氯化锆锂和氯化铝锂之间的协同作用，即两种化合物锆、铝之间的化学键作用，提升材料的结构稳定性。
[0018]3.未充分反应的有机物会碳化得到无定形碳，无定形碳包覆在氯化锆锂、氯化铝锂材料的表面，包覆完整，均匀性好，提升材料的电子导电率及其加工性能，并发挥其三者之间的协同效应，提升材料的电子、离子导电性，改善倍率性能，并兼顾循环性能和首次效率。
附图说明
[0019]图1为实施例1制备出的氯化锆锂和氯化铝锂双包覆石墨复合材料的SEM图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0021]实施例1：
[0022]步骤S1：将20g氨基锂溶解于300g正丁醇有机溶剂中，之后添加10g氢氧化氯化锆铝分散均匀，之后添加100g人造石墨超声分散均匀，得到溶液A。
[0023]步骤S2：将20g苄基三甲基氯化铵添加到400g正丁醇有机溶剂中分散均匀配制成质量浓度为5wt％的溶液B。
[0024]步骤S3：将100g溶液A添加到三口烧瓶中，之后将20g溶液B滴加到溶液A中，并在150℃温度下通过水热反应反应3h,过滤出滤渣，将滤渣在80℃真空环境中干燥24h。之后将所得材料添加到100g、质量浓度为3wt％的酚醛树脂的乙醚溶液中，过滤出滤渣，将滤渣在80℃真空环境中干燥24h。之后将所得材料转移到管式炉中，并在氩气气氛下、900℃温度下碳化3h，得到氯化锆锂和氯化铝锂双包覆石墨复合材料。
[0025]实施例2：
[0026]步骤S1：将10g 2
‑
羟基丙酸锂溶解于100g异丁醇有机溶剂中，之后添加5g氢氧化氯化锆铝分散均匀，之后添加100g人造石墨超声分散均匀，得到溶液A。
[0027]步骤S2：将10g苄基三乙基氯化铵添加到1000g异丁醇有机溶剂中分散均匀配制成质量浓度为1wt％的溶液B。
[0028]步骤S3：将100g溶液A添加到三口烧瓶中，之后将10g溶液B滴加到溶液A中，并在
100℃温度下通过水热反应6h,过滤出滤渣，将滤渣在80℃真空环境中干燥24h。之后将所得材料浸泡在100g、质量浓度为1wt％糠醛树脂的乙酸乙酯溶液中，过滤出滤渣，将滤渣在80℃真空环境中干燥24h。之后将所得材料转移到管式炉中，并在氩气气氛下、700℃温度下碳化6h，得到氯化锆锂和氯化铝锂双包覆石墨复合材料。
[0029]实施例3：
[0030]步骤S1：将30g氨基锂溶解于500g苯甲醇有机溶剂中，之后添加20g氢氧化氯化锆铝分散均匀，之后添加100g人造石墨超声分散均匀，得到溶液A。
[0031]步骤S2：将30g四乙基氯化铵添加到300g苯甲醇有机溶剂中分散均匀配制成质量浓度为10wt％的溶液B。
[0032]步骤S3：将100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氯化锆锂和氯化铝锂双包覆石墨复合材料，其特征在于，它包括内核和外壳，内核为石墨，外壳为氯化锆锂、氯化铝锂、无定形碳的复合体。2.根据权利要求1所述的氯化锆锂和氯化铝锂双包覆石墨复合材料，其特征在于，所述复合材料中，外壳的质量百分数为(5
‑
10)wt％。3.一种上述权利要求所述的氯化锆锂和氯化铝锂双包覆石墨复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将有机锂盐溶解于有机溶剂中，之后添加氢氧化氯化锆铝分散均匀，之后添加石墨超声分散均匀，得到溶液A，其中，质量比，有机锂盐：有机溶剂：氢氧化氯化锆铝：石墨＝(10
‑
30)：(100
‑
500)：(5
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20)：100；S2、将有机碱添加到有机溶剂中分散均匀，配制成质量浓度为(1
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10)wt％的溶液B；S3、将溶液A添加到三口烧瓶中，之后将溶液B滴加到溶液A中，并通过水热反应在(100
‑
200)℃温度下反应(1
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6)h，之后过滤出滤渣，将滤渣进行真空干燥，之后将所得材料浸泡在树脂溶液中，浸泡过后再次过滤出滤渣，将滤渣进行真空干燥，之后将所得材料转移到管式炉中，并在(700
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【专利技术属性】
技术研发人员：付万群，付世迪，
申请(专利权)人：湖南拓森新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：