[发明专利]由CO2

说明书

本发明涉及一种由COsubgt;2/subgt;转化的碳纳米材料复合锂电池正极材料的制备方法，旨在解决现有技术中常规复合正极材料及碳纳米材料导致的材料分散不均匀的问题，包括步骤一，去除工业烟气中的粉尘颗粒物、氮氧化物以及硫氧化物，得到预处理烟气；吸收解析预处理烟气中的COsubgt;2/subgt;，对捕集纯化后的COsubgt;2/subgt;气体进行压缩，除杂后脱水，进入提纯塔精馏提纯；步骤二，碳酸盐经均质后在COsubgt;2/subgt;气氛中经过预电解、电解得到碳纳米材料和锂源的混合物；步骤三，将混合物料进行破碎；步骤四，制备正极材料的前驱体，前驱体按照所要制备的正极材料充分混合研磨，添加到破碎后的混合物料中混合均匀；步骤五，用高温固相法煅烧一定时间后定向合成碳纳米材料复合的锂电池正极材料。

技术领域

本发明涉及温室气体CO₂减排、CCUS技术、碳纳米材料制备以及锂电池技术领域，尤其涉及一种由CO₂转化的碳纳米材料复合锂电池正极材料的制备方法。

背景技术

二氧化碳是温室气体中数量最大、影响最严重的气体。目前，对二氧化碳进行捕集、利用与封存的技术（简称CCUS）已进入人类视野。CCUS技术就是把二氧化碳从工业过程、能源利用或大气中分离出来，直接加以转化、利用或注入地层，实现二氧化碳的永久减排。CCUS技术不仅能够做到减排，还能创造经济价值。

近几年，随着锂电池行业不断发展，其适用范围也在不断地扩大，在新能源汽车、光伏产业、航海航空、军事装备等领域都有应用。作为锂电池的核心部分，正负极材料对于锂电池性能起着决定性作用。目前商业化应用的锂离子电池正极材料主要是磷酸铁锂（LiFePO₄，LFP）阴离子类、镍钴锰酸锂（LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，NCM）和镍钴铝酸锂（LiNi_xCo_yAl_1-x-YO₂,NCA）等过渡金属氧化物，负极材料如钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂，LTO）等，但其材料本身大多都存在电导率低，导电性差等问题，为了提高材料的导电性，提高电池充放电性能，在制作电极极片时通常会加入一定量的导电物质，减小电极的内阻，加速电子的传输速率，提升电池的容量。

碳纳米管具有良好的导电性能、力学性能及一定的嵌锂能力，其纤维状结构能够更好地连接电极活性材料，形成连续的三维导电“网络”，可提高电极的导电能力和活性物质的利用率；可使电极极片具有较高的韧性，有效抑制活性物质在充放电过程中因体积变化而引起的剥落，从而提高电极的循环寿命；碳纳米管的均匀掺杂还可大幅度提高电解质在电极材料中的渗透能力。

目前锂电池行业中的复合正极材料的制备方法如图1所示，该复合正极材料由碳纳米管、石墨烯、炭黑、溶剂以及分散剂组成导电剂后，与制备好的正极材料机械混合得到，而正极材料由正极材料前驱体、碳酸锂以及还原剂通过预烧结以及高温烧结的方法制备而成，碳纳米管则由CO₂电解、破碎、分离以及乙炔/丙烷/H₂在高温下的气相反应而成。

该种制备方法具有以下几个问题，正极材料的形态稳定性不佳，在充放电过程中结构容易坍塌；电子电导率、反应充分完全性差；常规复合正极材料及碳纳米材料导致的材料分散不均匀、反应过程中局部过热；现有的制备方法具有多步工艺流程，成本较高的问题。

发明内容

为克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种实现CO₂减排、维持正极材料形态的稳定、防止充放电过程中结构坍塌、提升电子电导率、使反应更加充分完全、提升电池容量、使反应于正极上全面、均匀进行、防止局部过热、节省多步工艺流程、从而节省成本的由CO₂转化的碳纳米材料复合锂电池正极材料的制备方法。