[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: 202110626880.3
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113328079A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 高智;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: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/62;H01M4/131;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包覆方式對核材料進行包覆，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。具體地，本發明是采用二氧化鋯和氧化硼包覆在Li₅FeO₄表面，一方面二氧化鋯具有多孔結構，氧化硼是一種玻璃態材料，包覆在核材料表面可以更有效抑制電解液中HF的侵蝕以保護Li₅FeO₄核材料，同時可以允許鋰離子自由脫嵌；另一方面會同Li₅FeO₄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穩定其表面結構。

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材料的鋰離子電池。

背景技術

目前商用鋰離子電池負極材料應用最多的是石墨，其在首次充放電過程中對應的首次充放電效率約為90％，說明將會有10％的活性鋰被消耗掉，并在負極表面形成SEI膜，這部分損失的容量是不可逆的，直接影響電池的能量密度。這部分不可逆容量可通過補鋰來消除，正極補鋰具有相對穩定、價格低廉、高容量、安全性等優點，受到國內外企業和科研院所的關注，有望實現商業化。

Li₅FeO₄用于補償鋰離子電池的不可逆容量損失，具有非常好的補鋰效果，可顯著提高鋰離子電池的首周容量和循環壽命，但是Li₅FeO₄的殘堿值比較高、表面不穩定，在電解液中副反應易脹氣。

發明內容

為了改善現有技術中Li₅FeO₄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在核材料表面的包覆層，所述核材料包括Li₅FeO₄，所述包覆層包括金屬氧化物和非金屬氧化物，所述金屬氧化物包括ZrO₂，所述非金屬氧化物包括B₂O₃。

根據本發明的實施方式，所述包覆層包括第一包覆層和第二包覆層，且所述第一包覆層包覆在核材料表面，所述第二包覆層包覆在第一包覆層表面；所述第一包覆層包括金屬氧化物，所述金屬氧化物包括ZrO₂；所述第二包覆層包括非金屬氧化物，所述非金屬氧化物包括B₂O₃。

根據本發明的實施方式，所述ZrO₂與Li₅FeO₄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B₂O₃與Li₅FeO₄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ZrO₂和B₂O₃的質量比為(3～1):(1～3)。