[發明專利]補鋰材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010920245.1
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112002894A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 閆勇;田孟羽;黃學杰;詹元杰;武懌達;馬曉威
• 申請（專利權）人: 松山湖材料實驗室
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 陳培瓊

本發明公開了一種鋰二次電池用的補鋰材料及其制備方法和應用，該補鋰材料包括含鋰化合物和無機非金屬還原劑。本發明提供的補鋰材料以無機硫化物作為還原劑，同時添加金屬、非金屬類催化劑，可有效降低補鋰劑發揮容量的電位，且在釋放鋰離子的過程中無氣體產生，與目前商用正極和負極兼容性良好，能夠適用多種電池體系且無需調整重新設計電解液和電池制造工藝，十分適用于現行二次鋰離子電池。本發明提供的補鋰材料制備方法的工藝步驟簡單，兼容現有鋰離子儲能器件制備工藝，成本低且適于量產。

技術領域

本發明涉及補鋰技術領域，特別涉及一種鋰二次電池用的補鋰材料及其制備方法和應用。

背景技術

鋰離子儲能器件在首次循環過程中由于負極界面處形成固體電解質界面(SEI)，導致產生不可逆容量損失，活性鋰含量降低會造成鋰離子儲能器件能量密度的下降。在高比能量儲能器件中負極材料往往需要選擇具有更高比容量的材料提升能量密度，例如具有高比容量的合金負極。合金負極相對于石墨負極在首次充電過程中需要消耗更多活性鋰，降低電池的庫倫效率，導致實際能量密度提升有限。因此，合適的活性鋰補充方法對于合金負極的應用和鋰離子儲能器件能量密度的提升均具有重要意義。

公告號為CN1290209C的中國專利公開了一種負極補鋰方法，使用添加鋰粉補充電池中的活性鋰損失。然而這種方法在實際操作需要嚴格的環境控制方法，否則容易造成起火爆炸風險。

申請號為CN 201810282994的中國專利公開了一種正極補鋰材料，使用Li₂S基材料制備的漿料，涂布在正極表面提供活性鋰,但該類方法依舊受限于補鋰材料與環境中水分反應的問題。

申請號為201310070202.9開發了一種采用硅烷偶聯劑改性的無機鋰鹽作為補鋰劑的正極補鋰方法，使用該方法制備的含該補鋰材料的電池在首次充電后需要在80-110℃烘箱內烘烤0.5-10h，才能實現補鋰性能。受限于電池體系和實際工藝兼容性。

因此，目前行業內仍需要開發具有良好空氣穩定性和實際易操作性的鋰離子儲能器件補鋰方案。

發明內容

針對上述不足，本發明的目的之一在于，提供一種補鋰材料。該補鋰材料具有良好的空氣穩定性，較低的分解電位，同時可降低電池阻抗、提升循環穩定性。

本發明的目的之二在于，提供一種補鋰材料制備方法，制備方法步驟簡單，成本低且適于量產，可廣泛應用于工業生產。

本發明的目的之三在于，將上述補鋰材料在鋰離子電池中的應用，有效為電池補鋰，提升電池能量密度。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案是：

一種補鋰材料，其包括含鋰化合物和無機非金屬還原劑。

作為本發明的一種優選方案，所述含鋰化合物為過氧化鋰、氧化鋰、碳酸鋰、硫酸鋰、硼酸鋰、偏硅酸鋰、正硅酸鋰和磷酸鋰中的一種或多種。

作為本發明的一種優選方案，所述含鋰化合物的顆粒尺寸優選為50nm～20um。

作為本發明的一種優選方案，所述無機非金屬還原劑為單質硫、硫化鉬、硫化鎢、硫化鈦、硫化鋰、硫化鎂、硫化鈣、硫化鑭、硫化鉭和硫化鐵中的一種或多種。較佳的，所述含鋰化合物優選為氧化鋰、磷酸鋰和/或正硅酸鋰。

作為本發明的一種優選方案，所述無機非金屬還原劑的顆粒尺寸優選為10nm～20um。