[发明专利]一种碳包覆铁酸锂材料及其制备方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及锂离子正极材料表面改性技术领域，特别是涉及一种碳包覆铁酸锂材料及其制备方法。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明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。

本发明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。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

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。

进一步的，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。

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。

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。

进一步的，S2步骤中所述气相沉积的时间为4～8h。