1.本發(fā)明屬于新能源材料制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法及燃燒裝置。

背景技術(shù)：

2.鋰離子電池具有工作電壓、能量密度、安全性高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于可移動電子設(shè)備、電動汽車、醫(yī)療用品、航空航天和國防等領(lǐng)域。正極材料是構(gòu)成鋰離子電池的核心材料，目前商業(yè)化的正極材料主要有橄欖石結(jié)構(gòu)的lifepo4、層狀結(jié)構(gòu)的licoo2和三元系lini

x

mnycozo2(x+y+z＝1，ncm)。

3.ncm由于具有ni、mn和co的協(xié)同效應(yīng)，表現(xiàn)出放電比容量高、合成工藝簡單和成本低廉的優(yōu)勢，具有很好地應(yīng)用前景。然而，由于存在嚴(yán)重的li/ni混排、不可逆相變、表面殘鋰和材料表面與電解液的副反應(yīng)等問題，嚴(yán)重影響了ncm正極材料的電化學(xué)性能。有研究表明，表面包覆碳是增強(qiáng)正極材料導(dǎo)電性、減少表面殘鋰、降低表明不可逆相變和抑制電解液與表面副反應(yīng)的有效方式之一。碳基包覆層，包括活性炭、石墨和石墨烯等，既可以降低阻抗、提高容量，還可以在正極材料表面形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，極大地改善了電極動力學(xué)。

4.但是，ncm材料在燒結(jié)制備的過程中，通常會存在嚴(yán)重的晶格氧逸失，導(dǎo)致ncm正極材料需要在純氧環(huán)境下燒結(jié)制備。在對ncm進(jìn)行表面包覆碳的過程中，碳材料會提供還原性環(huán)境，加劇材料晶格中氧的逸失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法及燃燒裝置。

6.為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

7.本發(fā)明實(shí)施例提供一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，該處理方法為：

8.將碳源置于乙醇和丙酮的混合溶液，磁力攪拌后過濾，獲得黑色溶液；

9.將氫氧化鋰(lioh)、檸檬酸溶于所述黑色溶液中，攪拌均勻后烘干，獲得第一黑色粉末；

10.將所述第一黑色粉末、ncm正極材料粉體以及pva混合，球磨后，獲得第二黑色粉末；

11.將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)火焰燃燒法，即可得到表面包覆碳的ncm三元正極材料粉體。

12.上述方案中，所述將腐殖酸置于乙醇和丙酮的混合溶液，磁力攪拌后過濾，獲得黑色溶液，具體為：

13.步驟1.1、碳源采用腐殖酸，純度要求為分析純ar；

14.步驟1.2、按照體積比2～5:1配置乙醇和丙酮的混合溶液；

15.步驟1.3、將腐殖酸加入混合溶液中，加入比例為每100ml溶液中加入200-300g腐殖酸；

16.步驟1.4、在30～50℃下攪拌30～60分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速為500～600r/min；

17.步驟1.5、過濾，獲得黑色溶液。

18.上述方案中，所述將氫氧化鋰(lioh)、檸檬酸溶于所述黑色溶液中，攪拌均勻后烘干，獲得第一黑色粉末，具體為：

19.步驟2.1、將lioh加入所述黑色溶液中；

20.步驟2.2、加入比例為每100ml黑色溶液中加入lioh 30～50g；

21.步驟2.3、以500～600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30～60min；

22.步驟2.4、向液體中添加檸檬酸，調(diào)節(jié)ph值為1～2.5；

23.步驟2.5、將液體在120～150℃下烘干，獲得第一黑色粉體。

24.上述方案中，所述將所述第一黑色粉末、ncm正極材料粉體以及pva混合，球磨后，獲得第二黑色粉末，具體為：

25.步驟3.1、將所述第一黑色粉末、ncm正極材料粉體按照質(zhì)量比1:50～75混合；

26.步驟3.2、將pva滴加到步驟3.1所得粉體中，pva的質(zhì)量比為0.5～1％；

27.步驟3.3、將混合物在行星球磨機(jī)中球磨4～6小時，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為150～200r/min，獲得第二黑色粉末。

28.上述方案中，所述將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)火焰燃燒法，即可得到表面包覆碳的ncm三元正極材料粉體，具體為：

29.步驟4.1、將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)800～1000度火焰燃燒；

30.步驟4.2、所述第二黑色粉末在火焰中的投放速度為5～7g/cm2；

31.步驟4.3、火焰燃燒距離在10～20cm；

32.步驟4.4、通過火焰底部氣流，控制粉末在火焰中的流動時間為2～3秒；

33.步驟4.5、冷卻至室溫后研磨、過200目篩，即得到表面包覆碳的高性能鋰離子電池ncm三元正極材料粉體。

34.上述方案中，所述燃燒裝置包括筒體、加料篩料機(jī)構(gòu)、燃燒機(jī)構(gòu)、臭氧強(qiáng)氧化機(jī)構(gòu)、收料盤，所述加料篩料機(jī)構(gòu)位于筒體上側(cè)，用于向燃燒機(jī)構(gòu)投放第二黑色粉體，所述燃燒機(jī)構(gòu)設(shè)置在筒體的中間位置，用于對投放的第二粉體進(jìn)行短時高溫火焰燃燒固化表面包覆物形成晶態(tài)碳，所述臭氧強(qiáng)氧化機(jī)構(gòu)設(shè)置在筒體的下側(cè)，用于向上催浮下落第二黑色粉體，所述收料盤設(shè)置在筒體的底部，用于收集碳包覆高鎳ncm正極材料。

35.上述方案中，所述加料篩料機(jī)構(gòu)包括加料篩網(wǎng)、振動壓縮彈簧、振動電機(jī)，所述加料篩網(wǎng)的兩側(cè)通過振動壓縮彈簧設(shè)置在筒體內(nèi)，所述振動電機(jī)設(shè)置在筒體外部并且與其中一個振動壓縮彈簧連接。

36.上述方案中，所述燃燒機(jī)構(gòu)包括圓環(huán)噴嘴、燃料氣源，所述圓環(huán)噴嘴為一環(huán)形圓盤，并且在環(huán)形圓盤上均勻布置若干個噴嘴，所述圓環(huán)噴嘴與筒體內(nèi)壁連接并且與筒體外部的燃料氣源連通。

37.上述方案中，所述臭氧強(qiáng)氧化機(jī)構(gòu)包括地極環(huán)形鋼管、高壓極環(huán)形鋼管、環(huán)形絕緣件、氧氣氣源、交流電源，所述地極環(huán)形鋼管位于高壓極環(huán)形鋼管的上側(cè)，并且與氧氣氣源連通，所述地極環(huán)形鋼管的外壁上設(shè)置有搪瓷層，所述高壓極環(huán)形鋼管的下側(cè)設(shè)置環(huán)形絕

緣件，所述環(huán)形絕緣件上接地，并且加載在交流電源上用于在極環(huán)形鋼管、高壓極環(huán)形鋼管之間形成電場。

38.上述方案中，所述筒體的一側(cè)貫穿設(shè)置k型熱電偶，所述k型熱電偶位于圓環(huán)噴嘴上方。

39.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所制備的三元ncm正極材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，采用火焰燃燒法，快速固化腐殖酸，既形成了有效的碳包覆，又通過臭氧的強(qiáng)氧化作用防止燒結(jié)過程中包覆碳對ncm表面氧的奪取，有效抑制了晶格氧的逸失。

附圖說明

40.此處所說明的附圖用來公開對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

41.圖1為本發(fā)明中燃燒裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

42.圖2為本發(fā)明中燃燒裝置的加料篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

43.圖3為本發(fā)明中燃燒裝置的環(huán)形噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；

44.圖4為本發(fā)明中燃燒裝置的臭氧強(qiáng)氧化機(jī)構(gòu)的剖視圖。

具體實(shí)施方式

45.為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

46.本實(shí)施例的附圖中相同或相似的標(biāo)號對應(yīng)相同或相似的部件；在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

47.需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個

……”

限定的要素，并不排除在包括該要素的過程、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。

48.本發(fā)明實(shí)施例提供一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，該處理方法為：

49.步驟1、將碳源置于乙醇和丙酮的混合溶液，磁力攪拌后過濾，獲得黑色溶液；

50.步驟2、將氫氧化鋰(lioh)、檸檬酸溶于所述黑色溶液中，攪拌均勻后烘干，獲得第一黑色粉末；

51.步驟3、將所述第一黑色粉末、ncm正極材料粉體以及pva混合，球磨后，獲得第二黑色粉末；

52.步驟4、將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)火焰燃燒法，即可得到表面包覆碳的

ncm三元正極材料粉體。

53.具體地，步驟1具體為：

54.步驟1.1、碳源采用腐殖酸，純度要求為分析純ar；

55.步驟1.2、按照體積比2～5:1配置乙醇和丙酮的混合溶液；

56.步驟1.3、將腐殖酸加入混合溶液中，加入比例為每100ml溶液中加入200～300g腐殖酸；

57.步驟1.4、在30～50℃下攪拌30～60分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速為500～600r/min；

58.步驟1.5、過濾，獲得黑色溶液。

59.步驟2具體為：

60.步驟2.1、將lioh加入所述黑色溶液中；

61.步驟2.2、加入比例為每100ml黑色溶液中加入lioh 30～50g；

62.步驟2.3、以500～600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30～60min；

63.步驟2.4、向液體中添加檸檬酸，調(diào)節(jié)ph值為1～2.5；

64.步驟2.5、將液體在120～150℃下烘干，獲得第一黑色粉體。

65.步驟3具體為：

66.步驟3.1、將所述第一黑色粉末、ncm正極材料粉體按照質(zhì)量比1:50～75混合；

67.步驟3.2、將pva滴加到步驟3.1所得粉體中，pva的質(zhì)量比為0.5～1％；

68.步驟3.3、將混合物在行星球磨機(jī)中球磨4～6小時，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為150～200r/min，獲得第二黑色粉末。

69.步驟4具體為：

70.步驟4.1、將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)800～1000度火焰燃燒；

71.步驟4.2、所述第二黑色粉末在火焰中的投放速度為5～7g/cm2；

72.步驟4.3、火焰燃燒距離在10～20cm；

73.步驟4.4、通過火焰底部氣流，控制粉末在火焰中的流動時間為2～3秒；

74.步驟4.5、冷卻至室溫后研磨、過200目篩，即得到表面包覆碳的高性能鋰離子電池ncm三元正極材料粉體。

75.實(shí)施例1

76.本發(fā)明實(shí)施例1提供一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，該處理方法為：

77.步驟101、碳源采用腐殖酸，純度要求為分析純ar；

78.步驟102、按照體積比2:1配置乙醇和丙酮的混合溶液；

79.步驟103、將腐殖酸加入混合溶液中，加入比例為每100ml溶液中加入200g腐殖酸；

80.步驟104、在30℃下攪拌30分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min；

81.步驟105、過濾，獲得黑色溶液；

82.步驟106、將lioh加入所述黑色溶液中；

83.步驟107、加入比例為每100ml黑色溶液中加入lioh 30g；

84.步驟108、以500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min；

85.步驟109、向液體中添加檸檬酸，調(diào)節(jié)ph值為1；

86.步驟110、將液體在120℃下烘干，獲得第一黑色粉體；

87.步驟111、將所述第一黑色粉末、ncm正極材料粉體按照質(zhì)量比1:50混合；

88.步驟112、將pva滴加到步驟111所得粉體中，pva的質(zhì)量比為0.5％；

89.步驟113、將混合物在行星球磨機(jī)中球磨4小時，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為150r/min，獲得第二黑色粉末；

90.步驟114、將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)800度火焰燃燒；

91.步驟115、所述第二黑色粉末在火焰中的投放速度為5g/cm2；

92.步驟116、火焰燃燒距離在10cm；

93.步驟117、通過火焰底部氣流，控制粉末在火焰中的流動時間為2秒；

94.步驟118、冷卻至室溫后研磨、過200目篩，即得到表面包覆碳的高性能鋰離子電池ncm三元正極材料粉體。

95.實(shí)施例2

96.本發(fā)明實(shí)施例2提供一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，該處理方法為：

97.步驟101、碳源采用腐殖酸，純度要求為分析純ar；

98.步驟102、按照體積比5:1配置乙醇和丙酮的混合溶液；

99.步驟103、將腐殖酸加入混合溶液中，加入比例為每100ml溶液中加入300g腐殖酸；

100.步驟104、在50℃下攪拌60分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速為600r/min；

101.步驟105、過濾，獲得黑色溶液；

102.步驟106、將lioh加入所述黑色溶液中；

103.步驟107、加入比例為每100ml黑色溶液中加入lioh 50g；

104.步驟108、以600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60min；

105.步驟109、向液體中添加檸檬酸，調(diào)節(jié)ph值為2.5；

106.步驟110、將液體在150℃下烘干，獲得第一黑色粉體；

107.步驟111、將所述第一黑色粉末、ncm正極材料粉體按照質(zhì)量比1:75混合；

108.步驟112、將pva滴加到步驟111所得粉體中，pva的質(zhì)量比為1％；

109.步驟113、將混合物在行星球磨機(jī)中球磨6小時，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200r/min，獲得第二黑色粉末；

110.步驟114、將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)1000度火焰燃燒；

111.步驟115、所述第二黑色粉末在火焰中的投放速度為7g/cm2；

112.步驟116、火焰燃燒距離在20cm；

113.步驟117、通過火焰底部氣流，控制粉末在火焰中的流動時間為3秒；

114.步驟118、冷卻至室溫后研磨、過200目篩，即得到表面包覆碳的高性能鋰離子電池ncm三元正極材料粉體。

115.實(shí)施例3

116.本發(fā)明實(shí)施例3提供一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，該處理方法為：

117.步驟101、碳源采用腐殖酸，純度要求為分析純ar；

118.步驟102、按照體積比3:1配置乙醇和丙酮的混合溶液；

119.步驟103、將腐殖酸加入混合溶液中，加入比例為每100ml溶液中加入250g腐殖酸；

120.步驟104、在40℃下攪拌30～60分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速為550r/min；

121.步驟105、過濾，獲得黑色溶液；

122.步驟106、將lioh加入所述黑色溶液中；

123.步驟107、加入比例為每100ml黑色溶液中加入lioh 40g；

124.步驟108、以550r/min的轉(zhuǎn)速攪拌45min；

125.步驟109、向液體中添加檸檬酸，調(diào)節(jié)ph值為2；

126.步驟110、將液體在135℃下烘干，獲得第一黑色粉體；

127.步驟111、將所述第一黑色粉末、ncm正極材料粉體按照質(zhì)量比1:60混合；

128.步驟112、將pva滴加到步驟111所得粉體中，pva的質(zhì)量比為0.7％；

129.步驟113、將混合物在行星球磨機(jī)中球磨5小時，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為175r/min，獲得第二黑色粉末；

130.步驟114、將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)900度火焰燃燒；

131.步驟115、所述第二黑色粉末在火焰中的投放速度為6g/cm2；

132.步驟116、火焰燃燒距離在15cm；

133.步驟117、通過火焰底部氣流，控制粉末在火焰中的流動時間為2.5秒；

134.步驟118、冷卻至室溫后研磨、過200目篩，即得到表面包覆碳的高性能鋰離子電池ncm三元正極材料粉體。

135.實(shí)施例4

136.本發(fā)明實(shí)施例4提供一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，該處理方法為：

137.步驟101、碳源采用腐殖酸，純度要求為分析純ar；

138.步驟102、按照體積比4:1配置乙醇和丙酮的混合溶液；

139.步驟103、將腐殖酸加入混合溶液中，加入比例為每100ml溶液中加入280g腐殖酸；

140.步驟104、在35℃下攪拌55分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速為580r/min；

141.步驟105、過濾，獲得黑色溶液；

142.步驟106、將lioh加入所述黑色溶液中；

143.步驟107、加入比例為每100ml黑色溶液中加入lioh 47g；

144.步驟108、以580r/min的轉(zhuǎn)速攪拌45min；

145.步驟109、向液體中添加檸檬酸，調(diào)節(jié)ph值為1.5；

146.步驟110、將液體在140℃下烘干，獲得第一黑色粉體；

147.步驟111、將所述第一黑色粉末、ncm正極材料粉體按照質(zhì)量比1:65混合；

148.步驟112、將pva滴加到步驟111所得粉體中，pva的質(zhì)量比為0.7％；

149.步驟113、將混合物在行星球磨機(jī)中球磨5.5小時，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為170r/min，獲得第二黑色粉末；

150.步驟114、將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)820度火焰燃燒；

151.步驟115、所述第二黑色粉末在火焰中的投放速度為5.5g/cm2；

152.步驟116、火焰燃燒距離在15cm；

153.步驟117、通過火焰底部氣流，控制粉末在火焰中的流動時間為2秒；

154.步驟118、冷卻至室溫后研磨、過200目篩，即得到表面包覆碳的高性能鋰離子電池

ncm三元正極材料粉體。

155.實(shí)施例5

156.本發(fā)明實(shí)施例5提供一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，該處理方法為：

157.步驟101、碳源采用腐殖酸，純度要求為分析純ar；

158.步驟102、按照體積比5:1配置乙醇和丙酮的混合溶液；

159.步驟103、將腐殖酸加入混合溶液中，加入比例為每100ml溶液中加入200g腐殖酸；

160.步驟104、在50℃下攪拌30分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min；

161.步驟105、過濾，獲得黑色溶液；

162.步驟106、將lioh加入所述黑色溶液中；

163.步驟107、加入比例為每100ml黑色溶液中加入lioh 50g；

164.步驟108、以500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60min；

165.步驟109、向液體中添加檸檬酸，調(diào)節(jié)ph值為1；

166.步驟110、將液體在150℃下烘干，獲得第一黑色粉體；

167.步驟111、將所述第一黑色粉末、ncm正極材料粉體按照質(zhì)量比1:50混合；

168.步驟112、將pva滴加到步驟111所得粉體中，pva的質(zhì)量比為1％；

169.步驟113、將混合物在行星球磨機(jī)中球磨4小時，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200r/min，獲得第二黑色粉末；

170.步驟114、將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)800度火焰燃燒；

171.步驟115、所述第二黑色粉末在火焰中的投放速度為7g/cm2；

172.步驟116、火焰燃燒距離在10cm；

173.步驟117、通過火焰底部氣流，控制粉末在火焰中的流動時間為3秒；

174.步驟118、冷卻至室溫后研磨、過200目篩，即得到表面包覆碳的高性能鋰離子電池ncm三元正極材料粉體。

175.在本發(fā)明的制備方法中，將腐殖酸與lioh反應(yīng)產(chǎn)物作為含鋰碳源，與ncm整體材料粉體直接混合，后經(jīng)火焰燃燒固化，形成表面包覆碳的高性能鋰離子電池ncm三元正極材料。

176.本發(fā)明制備方法中，采用火焰燃燒法，快速固化腐殖酸，既形成了有效的碳包覆，又防止燒結(jié)過程中包覆碳對ncm表面氧的奪取，有效抑制了晶格氧的逸失。

177.利用本發(fā)明的制備方法制備出的鋰離子電池三元ncm正極材料，比容量可達(dá)180mah/g，且100圈循環(huán)保持率可達(dá)95％以上，具有很大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

178.如圖1所示，所述燃燒裝置包括筒體1、加料篩料機(jī)構(gòu)2、燃燒機(jī)構(gòu)3、臭氧強(qiáng)氧化機(jī)構(gòu)4、收料盤5，所述加料篩料機(jī)構(gòu)2位于筒體1上側(cè)，用于向燃燒機(jī)構(gòu)3投放第二黑色粉體，所述燃燒機(jī)構(gòu)3設(shè)置在筒體1的中間位置，用于對投放的第二粉體進(jìn)行短時高溫火焰燃燒固化表面包覆物形成晶態(tài)碳，所述臭氧強(qiáng)氧化機(jī)構(gòu)4設(shè)置在筒體1的下側(cè)，用于向上催浮下落第二黑色粉體，所述收料盤5設(shè)置在筒體1的底部，用于收集碳包覆高鎳ncm正極材料。

179.所述加料篩料機(jī)構(gòu)2包括加料篩網(wǎng)21、振動壓縮彈簧22、振動電機(jī)23，所述加料篩網(wǎng)21的兩側(cè)通過振動壓縮彈簧22設(shè)置在筒體1內(nèi)，所述振動電機(jī)23設(shè)置在筒體1外部并且與其中一個振動壓縮彈簧22連接。

180.所述筒體1采用耐高溫金屬，如鎳、鎳鐵鉻合金、低碳合金等，尺寸為直徑20cm，高度60cm。

181.如圖2所示，所述加料篩網(wǎng)21為圓形加料篩網(wǎng)，直徑18cm不銹鋼材質(zhì)，100目空隙。

182.所述燃燒機(jī)構(gòu)3包括圓環(huán)噴嘴31、燃料氣源32，所述圓環(huán)噴嘴31為一環(huán)形圓盤，并且在環(huán)形圓盤上均勻布置若干個噴嘴，所述圓環(huán)噴嘴31與筒體1內(nèi)壁連接并且與筒體1外部的燃料氣源32連通。

183.如圖3所示，所述環(huán)形圓盤上共6段噴嘴，直徑為18cm，提供裝置中的高溫火焰，所述圓環(huán)噴嘴31置于加料篩網(wǎng)21下約40cm處，并向內(nèi)傾斜30度。

184.所述燃料氣源32采用燃料氣體丁烷。

185.通過圓環(huán)噴嘴31形成的環(huán)狀火焰，從而形成高溫火焰區(qū)域，溫度可達(dá)800度以上，當(dāng)?shù)诙谏勰┙?jīng)過火焰時，能夠迅速發(fā)生反應(yīng)。

186.所述臭氧強(qiáng)氧化機(jī)構(gòu)4包括地極環(huán)形鋼管41、高壓極環(huán)形鋼管42、環(huán)形絕緣件43、氧氣氣源44、交流電源，所述地極環(huán)形鋼管41位于高壓極環(huán)形鋼管42的上側(cè)，并且與氧氣氣源44連通，所述地極環(huán)形鋼管41的外壁上設(shè)置有搪瓷層411，所述高壓極環(huán)形鋼管42的下側(cè)設(shè)置環(huán)形絕緣件43，所述環(huán)形絕緣件43上接地，并且加載在交流電源上用于在極環(huán)形鋼管41、高壓極環(huán)形鋼管42之間形成電場。

187.通入地極環(huán)形鋼管41的氧氣在電場作用下產(chǎn)生臭氧，向上催浮下落粉體，保持粉體有一定的滯空時間，且能夠提供強(qiáng)氧化性環(huán)境，既形成了有效的碳包覆，又通過臭氧的強(qiáng)氧化作用防止燒結(jié)過程中包覆碳對ncm表面氧的奪取，有效抑制了晶格氧的逸失。

188.所述筒體1的一側(cè)貫穿設(shè)置k型熱電偶11，所述k型熱電偶11位于圓環(huán)噴嘴31上方。

189.所述k型熱電偶11用于檢測火焰燃燒溫度，k型熱電偶11置于圓環(huán)噴嘴31上方10cm處。

190.以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。技術(shù)特征：

1.一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，其特征在于，該處理方法為：將碳源置于乙醇和丙酮的混合溶液，磁力攪拌后過濾，獲得黑色溶液；將氫氧化鋰(lioh)、檸檬酸溶于所述黑色溶液中，攪拌均勻后烘干，獲得第一黑色粉末；將所述第一黑色粉末、ncm正極材料粉體以及pva混合，球磨后，獲得第二黑色粉末；將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)火焰燃燒法，即可得到表面包覆碳的ncm三元正極材料粉體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，其特征在于，所述將腐殖酸置于乙醇和丙酮的混合溶液，磁力攪拌后過濾，獲得黑色溶液，具體為：步驟1.1、碳源采用腐殖酸，純度要求為分析純ar；步驟1.2、按照體積比2～5:1配置乙醇和丙酮的混合溶液；步驟1.3、將腐殖酸加入混合溶液中，加入比例為每100ml溶液中加入200-300g腐殖酸；步驟1.4、在30～50℃下攪拌30～60分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速為500～600r/min；步驟1.5、過濾，獲得黑色溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，其特征在于，所述將氫氧化鋰(lioh)、檸檬酸溶于所述黑色溶液中，攪拌均勻后烘干，獲得第一黑色粉末，具體為：步驟2.1、將lioh加入所述黑色溶液中；步驟2.2、加入比例為每100ml黑色溶液中加入lioh 30～50g；步驟2.3、以500～600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30～60min；步驟2.4、向液體中添加檸檬酸，調(diào)節(jié)ph值為1～2.5；步驟2.5、將液體在120～150℃下烘干，獲得第一黑色粉體。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，其特征在于，所述將所述第一黑色粉末、ncm正極材料粉體以及pva混合，球磨后，獲得第二黑色粉末，具體為：步驟3.1、將所述第一黑色粉末、ncm正極材料粉體按照質(zhì)量比1:50～75混合；步驟3.2、將pva滴加到步驟3.1所得粉體中，pva的質(zhì)量比為0.5～1％；步驟3.3、將混合物在行星球磨機(jī)中球磨4～6小時，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為150～200r/min，獲得第二黑色粉末。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，其特征在于，所述將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)火焰燃燒法，即可得到表面包覆碳的ncm三元正極材料粉體，具體為：步驟4.1、將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)800～1000度火焰燃燒；步驟4.2、所述第二黑色粉末在火焰中的投放速度為5～7g/cm2；步驟4.3、火焰燃燒距離在10～20cm；步驟4.4、通過火焰底部氣流，控制粉末在火焰中的流動時間為2～3秒；步驟4.5、冷卻至室溫后研磨、過200目篩，即得到表面包覆碳的高性能鋰離子電池ncm三元正極材料粉體。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，其特征在

于，所述燃燒裝置包括筒體、加料篩料機(jī)構(gòu)、燃燒機(jī)構(gòu)、臭氧強(qiáng)氧化機(jī)構(gòu)、收料盤，所述加料篩料機(jī)構(gòu)位于筒體上側(cè)，用于向燃燒機(jī)構(gòu)投放第二黑色粉體，所述燃燒機(jī)構(gòu)設(shè)置在筒體的中間位置，用于對投放的第二粉體進(jìn)行短時高溫火焰燃燒固化表面包覆物形成晶態(tài)碳，所述臭氧強(qiáng)氧化機(jī)構(gòu)設(shè)置在筒體的下側(cè)，用于向上催浮下落第二黑色粉體，所述收料盤設(shè)置在筒體的底部，用于收集碳包覆高鎳ncm正極材料。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，其特征在于，所述加料篩料機(jī)構(gòu)包括加料篩網(wǎng)、振動壓縮彈簧、振動電機(jī)，所述加料篩網(wǎng)的兩側(cè)通過振動壓縮彈簧設(shè)置在筒體內(nèi)，所述振動電機(jī)設(shè)置在筒體外部并且與其中一個振動壓縮彈簧連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，其特征在于，所述燃燒機(jī)構(gòu)包括圓環(huán)噴嘴、燃料氣源，所述圓環(huán)噴嘴為一環(huán)形圓盤，并且在環(huán)形圓盤上均勻布置若干個噴嘴，所述圓環(huán)噴嘴與筒體內(nèi)壁連接并且與筒體外部的燃料氣源連通。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，其特征在于，所述臭氧強(qiáng)氧化機(jī)構(gòu)包括地極環(huán)形鋼管、高壓極環(huán)形鋼管、環(huán)形絕緣件、氧氣氣源、交流電源，所述地極環(huán)形鋼管位于高壓極環(huán)形鋼管的上側(cè)，并且與氧氣氣源連通，所述地極環(huán)形鋼管的外壁上設(shè)置有搪瓷層，所述高壓極環(huán)形鋼管的下側(cè)設(shè)置環(huán)形絕緣件，所述環(huán)形絕緣件上接地，并且加載在交流電源上用于在極環(huán)形鋼管、高壓極環(huán)形鋼管之間形成電場。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法，其特征在于，所述筒體的一側(cè)貫穿設(shè)置k型熱電偶，所述k型熱電偶位于圓環(huán)噴嘴上方。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池三元正極材料表面包覆碳的處理方法及燃燒裝置，該處理方法為：將碳源置于乙醇和丙酮的混合溶液，磁力攪拌后過濾，獲得黑色溶液；將氫氧化鋰(LiOH)、檸檬酸溶于所述黑色溶液中，攪拌均勻后烘干，獲得第一黑色粉末；將所述第一黑色粉末、NCM正極材料粉體以及PVA混合，球磨后，獲得第二黑色粉末；將所述第二黑色粉末在燃燒裝置內(nèi)經(jīng)火焰燃燒法，即可得到表面包覆碳的NCM三元正極材料粉體。本發(fā)明所制備的三元NCM正極材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，采用火焰燃燒法，快速固化腐殖酸，既形成了有效的碳包覆，又通過臭氧的強(qiáng)氧化作用防止燒結(jié)過程中包覆碳對NCM表面氧的奪取，有效抑制了晶格氧的逸失。有效抑制了晶格氧的逸失。有效抑制了晶格氧的逸失。

技術(shù)研發(fā)人員：王中旭

受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西君普新航科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.09.29

技術(shù)公布日：2022/1/6