[發明專利]一種預鋰化材料及其制備方法和鋰電池

在審

• 申請號: 201910072281.4
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109817926A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 閆昭;羅飛;李泓
• 申請（專利權）人: 溧陽天目先導電池材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 戴燕

本發明公開了一種預鋰化材料及其制備方法和鋰電池，所述預鋰化材料至少包括內核預鋰化材料；其中，所述內核預鋰化材料的通式為(Li_sM1_t)(Cu_xM2_y)(O_aM3_b)，x+y＝1，a+b＝2；1＜s≤2，0≤t≤1，0.5≤x≤1，0≤y≤0.5；0≤b≤2；0＜t+y+b；其中M1為第一金屬元素，包括堿金屬元素、堿土金屬元素的一種或多種混合；M2為第二金屬元素，包括堿土金屬元素、過渡金屬元素的一種或多種混合；M3為F、S、N、Br、Cl的一種或多種混合。

技術領域

本發明涉及鋰電池材料技術領域，尤其涉及一種預鋰化材料及其制備方法及鋰電池。

背景技術

鋰離子電池因具有輸出電壓高、能量密度高、循環壽命長、安全性能好、無記憶效應等特點，作為主要的儲能器件成功應用于移動電源領域。為了進一步滿足電網儲能、電動汽車以及消費類電子產品對儲能器件的需求，更長循環壽命、安全性更好、能量密度更高的電極材料以及鋰電池體系成為研究熱點。

目前商業化鋰離子電池負極主要采用石墨材料，石墨材料的理論容量在372mAh/g，限制了鋰離子電池整體的比容量。用更高理論容量的合金負極材料逐漸代替石墨材料成為趨勢。然而大多數高比容量負極材料普遍存在首周和鋰離子發生不可逆反應，從而消耗鋰電池中鋰源，降低了電池整體比容量。

因此解決高比容量的合金負極材料的首周效率低的問題成為關鍵。其中預鋰化技術提出在電池化成首周補充鋰離子，成為最有可能的解決方案。然而現有的預鋰化技術大部分存在預鋰化量難以控制、預鋰化量小、存在副反應、對環境要求高、室溫不穩定等問題，因此迫切需要提出一種預鋰化材料及其制備方法來彌補這種技術瓶頸。

發明內容

本發明的目的是提供一種預鋰化材料及其制備方法和鋰電池，用以解決現有技術存在的問題。

為實現上述目的，第一方面，本發明實施例提供了一種預鋰化材料，至少包括內核預鋰化材料；

其中，所述內核預鋰化材料的通式為(Li_sM1_t)(Cu_xM2_y)(O_aM3_b)，x+y＝1，a+b＝2；1＜s≤2，0≤t≤1，0.5≤x≤1，0≤y≤0.5；0≤b≤2；0＜t+y+b；其中M1為第一金屬元素，包括堿金屬元素、堿土金屬元素的一種或多種混合；M2為第二金屬元素，包括堿土金屬元素、過渡金屬元素的一種或多種混合；M3為F、S、N、Br、Cl的一種或多種混合。

優選的，所述預鋰化材料由所述內核預鋰化材料和包覆材料復合而成；

所述包覆材料為氧化物材料、磷酸鹽材料、半導體材料、快離子導體材料的一種或多種組合；

所述氧化物材料包括：氧化鋁、氧化鈦、氧化鎂、氧化鐵、氧化鋅、氧化鈮、氧化鉭、氧化錳的一種或多種組合；

所述磷酸鹽材料包括：磷酸鋁、磷酸鋰、磷酸鈦、磷酸鎂的一種或多種組合；

所述快離子導體材料包括：石榴石型固態電解質材料、NASCION型固態電解質材料、LISCION固態電解質材料、鈣鈦礦型固態電解質材料及其衍生材料中的一種；

所述半導體材料包括：Si、InAs、AlSb中的一種或多種組合；

所述包覆材料均勻或不均勻的包覆在所述內核預鋰化材料的表面；所述包覆材料與所述內核預鋰化材料的質量比在1:1000-1:1之間。

進一步優選的，所述包覆材料與所述內核預鋰化材料的質量比在1:1000-1:20之間。