[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

摘要

本发明涉及锂电池负极材料的制备与应用，旨在提供一种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。该制备方法包括：金属钙熔化后用高纯氮喷雾，喷射到聚乙二醇液体中，钙雾滴在氮气氛中与氮气反应生成Ca3N2微球，形成碳包覆氮化钙材料初级品；过滤出碳包覆氮化钙材料后，在高纯氮的气氛中再次煅烧2~3小时进行精制得到碳包覆Ca3N2，或在真空中再次煅烧2~3小时，得到碳包覆Ca3N2-Ca2N混合物。本发明在Ca3N2Ca3N2或Ca3N2-Ca2N表面形成导电碳膜有利于电极结构的稳定，具有良好的热稳定性，廉价且易于制备，无污染。采用喷雾法制备的导电碳膜具有厚度均匀，导电性好的优点，减小电极极化，提高锂电池的速度容量。

主权项

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。