[发明专利]一种碳包覆富锂氧化物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种碳包覆富锂氧化物及其制备方法和应用，其中制备方法包括以下步骤：(1)以碳源溶液作为底液，加入金属盐溶液和沉淀剂进行混合，沉淀反应，得到前驱体浆料；(2)将所述前驱体浆料进行脱水、洗涤、干燥，得到纳米级的前驱体；(3)将所述前驱体与锂盐混合，得到混合物；(4)将所述混合物在惰性气氛下进行高温固相反应，得到所述碳包覆富锂氧化物。通过该碳包覆富锂氧化物的制备方法制备得到的碳包覆富锂氧化物具有较好的导电性和稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种碳包覆富锂氧化物及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池首次充电过程有机电解液会在石墨等负极表面还原分解，形成稳定的SEI膜，但此过程消耗大量来自正极材料中的活性锂，造成首次库仑效率偏低，降低了锂离子电池的容量和能量密度。

预锂化技术是在锂离子电池化成过程中额外提供锂离子用于SEI膜的形成，此方法通过消耗额外锂源中的锂，可以避免正极材料中活性Li⁺的损失，从而提高电池的容量和能量密度。预锂化技术可分为正极预锂化和负极预锂化，负极预锂化的方式包括锂箔预锂化、锂粉预锂化和硅化锂粉预锂化等，负极预锂化涉及金属锂的使用，工艺成本高、技术复杂、安全性差。正极预锂化是通过在正极材料匀浆过程中加入少量高容量低首效的材料，在电池充电过程中，Li⁺从材料中脱出，可以避免消耗正极材料中活性锂，且脱锂后的产物对电池性能几乎无影响，正极预锂化安全性好且无需改变现有的生产工艺。

富锂氧化物如Li₅FeO₄在充电过程中可提供5个Li⁺，充电容量高且库伦效率低，可作为预锂化添加剂在电池化成过程中提供额外的Li⁺。但其导电性、稳定性极差，且制备工艺复杂，难以实现大规模工业生产和应用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种碳包覆富锂氧化物及其制备方法和应用，通过该碳包覆富锂氧化物的制备方法制备得到的碳包覆富锂氧化物具有较好的导电性和稳定性，其电导率能达到1.74S/cm。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种碳包覆富锂氧化物的制备方法，包括以下步骤：

(1)以碳源溶液作为底液，加入金属盐溶液和沉淀剂进行混合，沉淀反应，得到前驱体浆料；

(2)将所述前驱体浆料进行脱水、洗涤、干燥，得到纳米级的前驱体；

(3)将所述前驱体与锂盐混合，得到混合物；

(4)将所述混合物在惰性气氛下进行高温固相反应，得到所述碳包覆富锂氧化物。

优选的，步骤(1)中的混合方式为将金属盐溶液和沉淀剂分别泵入到底液中进行反应，并控制反应的pH为8-13、沉淀反应的温度为15-80℃。

进一步优选的，步骤(1)中的混合方式为将金属盐溶液和沉淀剂分别泵入到底液中进行反应，并控制反应的pH为8-12、反应温度为20-70℃。

优选的，步骤(1)中，所述金属盐溶液泵入到底液中的流速为0.5-1500mL/min。

进一步优选的，步骤(1)中，所述金属盐溶液泵入到底液中的流速为1-1000mL/min。

优选的，步骤(1)中，在加入金属盐溶液和沉淀剂时还持续进行搅拌，搅拌的速度为50-1200rpm/min。

进一步优选的，步骤(1)中，在加入金属盐溶液和沉淀剂时还持续进行搅拌，搅拌的速度为100-1000rpm/min。

优选的，步骤(1)中，所述碳源质量占所述底液质量的0.05％-1.2％。