[發(fā)明專利]鋰材料、含鋰材料分散液、電極材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010621509.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN111725494B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙曉寧;蔡挺威;秦士林;鄭曉醒;馬忠龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/38
• 分類號(hào): H01M4/38;H01M4/62;H01M4/04
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 劉兵;劉依云

本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，公開了一種鋰材料、含鋰材料分散液、電極材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的鋰材料包括鋰粉、形成在鋰粉表面的氟化鋰層以及形成在所述氟化鋰層上的聚合物層，其中形成所述聚合物層的聚合物具有可與F原子形成氫鍵的基團(tuán)和具有親溶劑性的結(jié)構(gòu)單元。通過(guò)使用本發(fā)明的鋰材料，能夠?qū)崿F(xiàn)鋰粉更加均勻地分散，減少分散不均導(dǎo)致的極片補(bǔ)鋰不均，提高電池循環(huán)壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，具體涉及一種鋰材料、含鋰材料分散液、電極材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，對(duì)車用動(dòng)力電池能量密度以及安全性能的要求不斷提升。預(yù)計(jì)到2025年，動(dòng)力電池能量密度將達(dá)到500Wh/kg以上。隨著動(dòng)力電池能量密度的不斷提升，現(xiàn)有負(fù)極材料的克容量以及壓實(shí)密度已經(jīng)到了極限值，因而，硅碳材料的使用將是未來(lái)一段時(shí)間的熱點(diǎn)。與此同時(shí)，硅碳材料的首次充放電效率低、膨脹大、長(zhǎng)循環(huán)會(huì)帶來(lái)材料粉化問(wèn)題、以及與相關(guān)電解液、膠的匹配問(wèn)題始終困擾著相關(guān)的科研人員，嚴(yán)重制約了高能量密度動(dòng)力電池的發(fā)展，影響人們對(duì)于長(zhǎng)續(xù)航新能源汽車的需求。補(bǔ)鋰、預(yù)鋰化等技術(shù)作為一種切實(shí)有效的手段，在提高電芯首效，循環(huán)壽命方面等具有很大的應(yīng)用前景，尤其是對(duì)于采用硅碳負(fù)極的電芯體系，效果尤其明顯。

目前主要的補(bǔ)鋰技術(shù)主要以采用鋰粉、鋰箔補(bǔ)鋰，電化學(xué)補(bǔ)鋰、補(bǔ)鋰添加劑補(bǔ)鋰以及正極補(bǔ)鋰等為主要研究方向，其中鋰粉補(bǔ)鋰和超薄鋰帶補(bǔ)鋰被認(rèn)為是最有可能商業(yè)化的兩種補(bǔ)鋰方式。但是超薄鋰帶的制備過(guò)程中，對(duì)工藝和設(shè)備要求較高，需要高精度的輥壓機(jī)設(shè)備及一些特定的保護(hù)膜、潤(rùn)滑油進(jìn)行輔助；而且目前鋰帶厚度很難做到3um以下，如果直接采用3um以上鋰帶補(bǔ)鋰，對(duì)于現(xiàn)有大部分體系來(lái)說(shuō)是補(bǔ)鋰過(guò)量的，在電芯循環(huán)過(guò)程中很容易導(dǎo)致極片析鋰，造成電池短路。雖然鋰粉補(bǔ)鋰可以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的補(bǔ)鋰量控制，但鋰粉質(zhì)量較輕，極易發(fā)生團(tuán)聚，且危險(xiǎn)性更高，這就給工業(yè)化生產(chǎn)帶來(lái)了諸多不便。對(duì)于鋰粉補(bǔ)鋰目前多采用濕法補(bǔ)鋰，但其分散均勻性還需進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的鋰粉分散均勻性還需進(jìn)一步提高的問(wèn)題，提供一種鋰材料、含有該鋰材料的分散液、含有該鋰材料的電極材料及其制備方法和應(yīng)用。通過(guò)使用本發(fā)明的鋰材料，能夠?qū)崿F(xiàn)鋰粉更加均勻地分散，減少分散不均導(dǎo)致的極片補(bǔ)鋰不均，提高電池循環(huán)壽命。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供一種鋰材料，該鋰材料包括鋰粉、形成在鋰粉表面的氟化鋰層以及形成在所述氟化鋰層上的聚合物層，其中，形成所述聚合物層的聚合物具有可與F原子形成氫鍵的基團(tuán)和具有親溶劑性的結(jié)構(gòu)單元。

優(yōu)選地，所述可與F原子形成氫鍵的基團(tuán)通過(guò)氫鍵形成在所述氟化鋰層上，所述親溶劑性的結(jié)構(gòu)單元位于所述鋰材料的表層。

優(yōu)選地；所述可與F原子形成氫鍵的基團(tuán)選自羥基、氨基、羧基、羰基和酰胺基中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述聚合物含有接枝聚合物。

優(yōu)選地；所述聚合物選自聚苯乙烯-接枝-聚丙烯酸、聚苯乙烯-接枝-羧甲基纖維素鈉、聚丁烯-接枝-聚丙烯酸、聚丁烯-接枝-羧甲基纖維素鈉和聚苯乙烯-丁二烯～接枝～聚丙烯酰胺中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述鋰粉的粒徑為1-30um。

根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供一種含鋰材料分散液，其中，所述含鋰材料分散液含有本發(fā)明所述的鋰材料。

根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供一種含鋰材料分散液的制備方法，其中，該方法包括以下步驟：

1)準(zhǔn)備具有氟化鋰層的鋰粉的步驟；

2)將具有氟化鋰層的鋰粉、聚合物、分散溶劑進(jìn)行混合的步驟，

其中，所述聚合物具有可與F原子形成氫鍵的基團(tuán)和具有親溶劑性的結(jié)構(gòu)單元。

優(yōu)選地，所述可與F原子形成氫鍵的基團(tuán)選自羥基、氨基、羧基、羰基和酰胺基中的一種或多種。