[發明專利]一種鋰離子電池正極材料原位補鋰的方法

有效

• 申請號: 202010815035.6
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN111769288B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 范立雙;張乃慶
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/36;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種鋰離子電池正極材料原位補鋰的方法，屬于鋰離子電池技術領域，具體方案包括以下步驟：步驟一：向葡萄糖溶液或多巴胺溶液中加入鋰鹽和鐵鹽，攪拌均勻得到混合溶液，其中鋰與鐵的摩爾比為5:1～6:1；步驟二：將鋰離子電池正極材料浸入步驟一制備的混合溶液中，取出后離心干燥；步驟三：將步驟二獲得的離心干燥后的材料放入爐腔中，以2?5℃/min的速度加熱到300?500℃預燒1?3h，然后以2?5℃/min的速度加到800?900℃，燒結12?24h后自然冷卻至室溫，得到表面包覆有碳和Li₅FeO₄的原位補鋰正極材料。本發明的制備方法簡單，成本低廉，能有效降低界面電阻，提高鋰電池的首次庫倫效率及循環性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池正極材料原位補鋰的方法。

背景技術

鋰離子電池相對于其他種類的二次電池，具有高放電電壓、長循環壽命、高比能量等優點。目前，常規的鋰離子電池采用石墨作為負極，首次充放電不可逆容量損失比較小。但是隨著電動車對電池能量密度的要求，具有更高容量的硅基負極將被采用。在鋰離子電池的首周充電過程，會在負極表面形成SEI，這會消耗正極中的活性鋰，導致不可逆容量損失，目前使用最廣泛的石墨負極的不可逆容量損失可達10％，而對于具有高比容量的硅基和錫基負極，該不可逆容量損失甚至高達30％以上，這極大地降低了鋰離子電池的能量密度。所以為了提高電池的首次效率，補鋰技術的應用顯得尤為迫切。

在眾多的補鋰技術中，正極補鋰由于安全性高，而且無需更改電池制造設備和工藝，引起了眾多企業的關注。

發明內容

本發明的目的是為了解決鋰離子電池首次充放電不可逆容量損失的問題，提供了一種鋰離子電池正極材料原位補鋰的方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種鋰離子電池正極材料原位補鋰的方法，包括以下步驟：

步驟一：向葡萄糖溶液或多巴胺溶液中加入鋰鹽和鐵鹽，攪拌均勻得到混合溶液，其中鋰與鐵的摩爾比為5:1～6:1；

步驟二：將鋰離子電池正極材料浸入步驟一制備的混合溶液中，取出后離心干燥；

步驟三：將步驟二獲得的離心干燥后的材料放入爐腔中，以2-5℃/min的速度加熱到300-500℃預燒1-3h，然后以2-5℃/min的速度加到800-900℃，燒結12-24h后自然冷卻至室溫，得到表面包覆有碳和Li₅FeO₄的原位補鋰正極材料。

進一步的，步驟一中，所述鋰鹽包括硝酸鋰、硫酸鋰、氯化鋰中的一種或多種的組合；所述鐵鹽包括硝酸鐵、硫酸鐵、氯化鐵中的一種或多種的組合。

進一步的，步驟一中，所述葡萄糖溶液的濃度為5mM-5M；所述多巴胺溶液的濃度為5mM-5M。

進一步的，步驟二中，將鋰離子電池正極材料浸入步驟一制備的混合溶液中若干次，每一次取出后均離心干燥。

優選的，步驟二中，所述正極材料為NCM、NCA、LiFePO₄或LiCoO₂。

優選的，所述NCM為NCM111、NCM442、NCM532、NCM622、NCM811中的一種或多種的組合。

優選的，所述NCA為NCA111、NCA442、NCA532、NCA622、NCA811中的一種或多種的組合。

進一步的，步驟三中，所述原位補鋰正極材料中Li₅FeO₄的質量比為0.5％-10％。

進一步的，步驟三中，所述原位補鋰正極材料的外包覆層厚度為3-10nm。