[发明专利]导电碳膜包覆氮钙化合物的锂电池负极材料的制备与应用

权利要求书

1.导电碳膜包覆氮化钙的锂电池负极材料制备方法，其步骤为：

（1）取纯度为99.99% 的金属钙熔化后，用纯度99.999%的高纯氮喷雾，喷射到分子量为200~800、纯度为99%的聚乙二醇液体中，钙雾滴在氮气氛中与氮气反应生成Ca₃N₂微球，在聚乙二醇液体中冷却后形成球形粉末；与此同时，与Ca₃N₂接触的聚乙二醇发生碳化，碳化过程产生的气体使碳膜鼓胀，形成碳包覆氮化钙材料初级品；

（2）过滤出碳包覆氮化钙材料后，实施后续任一种处理步骤：

在纯度99.999%的高纯氮的气氛中再次煅烧2~3小时进行精制，温度控制在700℃以下，使碳包覆氮化钙材料中残留钙与氮气反应，消除残留钙，同时进一步碳化以除去残留在碳包覆氮化钙材料上的聚乙二醇；冷却后，即得到作为制备锂离子电池负极材料的碳包覆Ca₃N₂；或者，

在真空中再次煅烧2~3小时，温度控制在700℃以下，使碳包覆氮化钙材料中残留钙与氮化钙反应，生成Ca₂N，同时进一步碳化以除去残留在碳包覆氮化钙材料上的聚乙二醇；冷却后，即得到作为制备锂离子电池负极材料的碳包覆Ca₃N₂-Ca₂N混合物。

2.以权利要求1所述锂电池负极材料制备锂电池负极的方法，其步骤为：将碳包覆Ca₃N₂或碳包覆Ca₃N₂-Ca₂N混合物与聚丙烯酸乙醇溶液（5wt%）按质量比为90∶10，机械混合30分钟，调制成膏状，涂敷到铝膜上，阴干；在100 Kg cm^-2的压力下压制成型，即得到锂电池负极。

3.以权利要求1所述负极材料制备的锂电池，是以微孔聚丙烯膜为隔膜，正极和负极的电极材料侧相向与隔膜形成三明治结构，内置电解液；其特征在于，该锂电池以LiCo_(1-x)Mn_xO₂或LiFePO₄为正极材料，其中0≤x≤1；电解液以LiPF₆为溶质，碳酸乙烯酯、碳酸甲酯与碳酸二甲酯的混和物为溶剂，碳酸乙烯酯∶碳酸甲酯∶碳酸二甲酯的质量比为4∶2∶4，电解质中的LiPF₆的浓度为 1 mol L^-1。

4.根据权利要求3所述的锂电池，其特征在于，该锂电池的正极的制备步骤为：

按质量比LiCo_(1-x)Mn_xO₂或LiFePO₄∶乙炔黑∶聚丙烯酸乙醇溶液（5wt%）为95∶5∶5，机械混合30分钟，调制成膏状，涂敷到铝膜上，阴干后真空干燥；在100 Kg cm^-2的压力下压制成型，得到LiCo_(1-x)Mn_xO₂正极或LiFePO₄正极。