[發明專利]一種正極補鋰材料和包括該材料的鋰離子電池

在審

• 申請號: 202110336826.5
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113178567A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 伍鵬;曾家江;李素麗
• 申請（專利權）人: 珠海冠宇電池股份有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/48;H01M4/36;H01M4/1391;H01M4/131;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;謝怡婷

本發明提供一種正極補鋰材料和包括該材料的鋰離子電池，本發明是采用特殊的表面包覆的方式對補鋰材料進行包覆，達到穩定材料表面結構的穩定性和降低殘堿值的目的。同時還可以避免其在充放電過程中易產生大量的氣體，結構不穩定繼而引發一系列副反應發生等問題。本發明是采用二氧化鋯為包覆層，并包覆在Li₂NiO₂表面，一方面二氧化鋯作為非活性材料，具有多孔結構，抑制電解液中HF的侵蝕以保護Li₂NiO₂本體材料，同時可以允許鋰離子自由脫嵌；另一方面會同Li₂NiO₂表面的殘余鋰反應，降低材料的殘堿值，有效抑制電池產氣問題從而獲得穩定的表面結構。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，主要涉及一種正極補鋰材料及其制備方法和包括該正極補鋰材料的鋰離子電池。

背景技術

目前商業鋰離子電池在首次充電過程中，正極材料中約有10wt％的活性鋰被消耗掉，并在負極表面形成不可逆的穩定SEI膜，導致不可逆容量損失，進而導致鋰離子電池能量密度的降低。針對這一問題，通常可以通過正極補鋰的方法消除這部分不可逆容量的損失，提高電池能量密度及其他電性能。

例如通過選取Li₂NiO₂材料，該材料的容量高達486mAh/g，在電壓3.6V以上時釋放出鋰離子，可大幅提高電池的能量密度，并用作三元正極材料和鈷酸鋰等正極活性物質的補鋰材料，但是Li₂NiO₂材料的殘堿值比較高、表面結構穩定性差，在電池勻漿時易發生果凍現象而無法制備正極極片，再者其充放電過程中易產生大量的氣體，結構不穩定繼而引發一系列副反應發生。

發明內容

為了改善現有技術中Li₂NiO₂材料的殘堿值比較高、表面結構穩定性差等問題，本發明提供一種正極補鋰材料和包括該材料的鋰離子電池。

本發明目的是通過如下技術方案實現的：

一種正極補鋰材料，所述正極補鋰材料包括核材料和包覆層，所述核材料包括Li₂NiO₂，所述包覆層包覆所述核材料，所述包覆層包括金屬氧化物，所述金屬氧化物包括ZrO₂。

根據本發明的實施方式，所述ZrO₂與Li₂NiO₂的質量比為(0.1～0.3):100，如(0.1～0.2):100，如0.1:100、0.135:100、0.15:100、0.175:100、0.2:100、0.25:100、0.3:100。

根據本發明的實施方式，所述包覆層的厚度為10～50nm，如20～40nm，如30nm。所述包覆層選擇這樣的厚度可以有效抑制電解液中HF的侵蝕以保護Li₂NiO₂，同時可以允許鋰離子自由脫嵌。

根據本發明的實施方式，所述核材料的中值粒徑D₅₀為2～8μm，如4～6μm。所述核材料選擇這樣的中值粒徑D₅₀可以避免鋰離子遷移路徑較長而導致增大電池內阻脹氣的風險。

根據本發明的實施方式，所述正極補鋰材料的中值粒徑D₅₀為2～8μm，如4～6μm。

根據本發明的實施方式，所述正極補鋰材料的殘堿值為0.1～2wt％，如0.1wt％、0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％。本發明中，所述的正極補鋰材料的殘堿值為正極補鋰材料中殘余Li(包含碳酸鋰和氫氧化鋰)的質量百分含量。