CN111785936A - 一种氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及碳包覆纳米氟化铝复合材料制备方法，具体为一种氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方法，属于锂离子电池电极材料制备技术领域。为了制备出比容量更高的锂离子正极材料，本发明通过高能球磨法先将商业氟化铝球磨为纳米氟化铝（50～150nm）；再将纳米氟化铝与纳米石墨或石墨烯或碳纳米管等充分混合，通过研磨或采用喷雾干燥形成二次颗粒（100～200nm）；最后利用化学气相沉积（CVD）法或固相法以乙炔、甲烷、沥青，或聚偏氟乙烯（PVDF）为碳源进行碳包覆，在复合材料表面包覆碳层，制备出纳米氟化铝复合材料。

Description

一种氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方，属于锂离子电池材料技术领域。
背景技术
随着消费电子产品日益趋于轻薄化以及电动车辆与现有内燃机车辆竞争的需求，电池需要不断的改进。目前，对于新一代的高比能锂离子电池的研究已经进入白热化阶段。氟化铝材料因其理论比容量较高（957 mAh•g-1）、储量丰富且性质稳定，对环境无污染等优点，可以将其作为新型锂离子电池正极材料进行试验性研究。然而，由于氟化铝的导电性较差、电化学性能不佳，通过纳米化和碳包覆形成复合材料提高了其电化学性能。
发明内容
本发明的目的是：提供一种制备高性能的氟化铝基的锂离子电池正极材料的方法。
技术方案是：
一种氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
第1步，对氟化铝进行高能球磨处理；
第2步，将第1步得到的氟化铝与载体混合均匀，并使混合物成型为颗粒状；
第3步，对第2步得到的颗粒进行表面的碳包覆，得到碳包覆纳米氟化铝复合材料。
在一个实施方式中，高能球磨后氟化铝粒径为50～150nm。
在一个实施方式中，高能球磨中所采用的磨球的尺寸优选粒径为0.03～1mm，磨球的材质优选氧化锆、氧化铝、钢等。
在一个实施方式中，助磨剂优选去离子水、乙醇、乙二醇、聚乙二醇、乙酸丁酯、丙醇、异丙醇、丁醇或其它有机溶剂，但不能与待磨颗粒、磨球及其它与之接触的材料发生化学反应。
在一个实施方式中，高能球磨的时间优选为1～80h。
在一个实施方式中，所述的载体选自纳米石墨、石墨烯或者碳纳米管。
在一个实施方式中，氟化铝与载体的重量比是5：1～1：5，更优选是4：1～1：4，再优选是3：1～1：3，最优选是2：1～1：2。
在一个实施方式中，第2步得到的颗粒尺寸为100～200nm。
在一个实施方式中，碳包覆采用的是CVD法或固相法。
在一个实施方式中，碳包覆采用的碳源采用乙炔、甲烷、沥青或PVDF等。
在一个实施方式中，包覆的碳层厚度为2～12nm。
本发明还提供了上述的方法制备得到的碳包覆纳米氟化铝复合材料在锂离子电池正极材料中的用途。
有益效果
材料进行纳米化以后，电活性表面积增加以及电子和离子通过的路径更小，降低浓度极化，纳米氟化铝的电化学性能得到提高。采用碳包覆能够对材料表面进行改性，增加了材料的导电性，碳包覆纳米氟化铝的电化学性能得到进一步提高。纳米氟化铝与纳米石墨或石墨烯或碳纳米管等形成纳米复合材料二次颗粒，再进行碳包覆能够使包覆的更加均匀，电化学性能提高的更加明显。
附图说明
图1是本发明制备得到的正极材料颗粒的结构示意图。
具体实施方式
一些典型的实施方式中，所采用的制备方法如下：
通过采用高能球磨法首先制备出纳米氟化铝，高能球磨后氟化铝粒径为50～150nm。将纳米氟化铝与纳米石墨或石墨烯或碳纳米管等混合，通过研磨或喷雾干燥得到纳米复合材料二次颗粒，颗粒尺寸为100～200nm。采用CVD法或固相法对二次颗粒进行碳包覆，制备出碳包覆纳米氟化铝复合材料，其碳源采用乙炔、甲烷、沥青或PVDF等，其包覆的碳层厚度为2～12nm。

Claims (10)

1.一种氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步，对氟化铝进行高能球磨处理；第2步，将第1步得到的氟化铝与载体混合均匀，并使混合物成型为颗粒状；第3步，对第2步得到的颗粒进行表面的碳包覆，得到碳包覆纳米氟化铝复合材料。
2.根据权利要求1所述的氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，高能球磨后氟化铝粒径为50～150nm。
3.根据权利要求1所述的氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，高能球磨中所采用的磨球的尺寸优选粒径为0.03～1mm，磨球的材质优选氧化锆、氧化铝、钢等。
4.根据权利要求1所述的氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，助磨剂优选去离子水、乙醇、乙二醇、聚乙二醇、乙酸丁酯、丙醇、异丙醇、丁醇或其它有机溶剂，但不能与待磨颗粒、磨球及其它与之接触的材料发生化学反应。
5.根据权利要求1所述的氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，高能球磨的时间优选为1～80h。
6.根据权利要求1所述的氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的载体选自纳米石墨、石墨烯或者碳纳米管。
7.根据权利要求1所述的氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，氟化铝与载体的重量比是5：1～1：5，更优选是4：1～1：4，再优选是3：1～1：3，最优选是2：1～1：2。
8.根据权利要求1所述的氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，第2步得到的颗粒尺寸为100～200nm。
9.根据权利要求1所述的氟化铝基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，碳包覆采用的是CVD法或固相法；碳包覆采用的碳源采用乙炔、甲烷、沥青或PVDF等；包覆的碳层厚度为2～12nm。
10.权利要求1所述的制备方法得到的碳包覆纳米氟化铝复合材料在锂离子电池正极材料中的用途。
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