[發(fā)明專利]一種復(fù)合正極補(bǔ)鋰添加劑及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN113471554A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苑丁丁;熊后高
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北億緯動(dòng)力有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/42
• 分類號(hào): H01M10/42;H01M4/04;H01M4/13;H01M4/48;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王艷齋

本發(fā)明提供了一種復(fù)合正極補(bǔ)鋰添加劑及其制備方法和應(yīng)用，所述復(fù)合正極補(bǔ)鋰添加劑包括正極補(bǔ)鋰劑和位于所述正極補(bǔ)鋰劑表面的導(dǎo)電碳層，所述正極補(bǔ)鋰劑的中值粒徑D501μm，本發(fā)明采用小粒徑正極補(bǔ)鋰劑(中值粒徑D501μm)表面包覆導(dǎo)電碳層，可以提高材料的倍率特性，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)鋰劑材料在非電壓匹配區(qū)間的磷酸鐵鋰中應(yīng)用，促進(jìn)補(bǔ)鋰劑充電容量的發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)高效補(bǔ)鋰。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合正極補(bǔ)鋰添加劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

相比于鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳氫電池，鋰離子電池具有能量密度高、功率密度大、工作電壓高、循環(huán)性能好、壽命長、自放電低和溫度適應(yīng)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，鋰離子電池的能量密度和循環(huán)壽命與其首次庫倫效率和負(fù)極固體電解質(zhì)界面(SEI)膜的形成密切相關(guān)，鋰離子電池首次充放電過程由于SEI膜形成，導(dǎo)致電池容量損失，損失比例達(dá)到7-10％，為解決容量損失問題，可以通過引入活性較高的金屬鋰或金屬鋰鹽來補(bǔ)償鋰離子電池在首次充放電時(shí)的容量損失。然而，現(xiàn)有的補(bǔ)鋰材料主要涉及金屬鋰帶、穩(wěn)定化的金屬鋰粉、鋰化物或有機(jī)鋰鹽，其中金屬鋰和有機(jī)鋰鹽活性依然過高，無法長時(shí)間穩(wěn)定保存，增加了操作難度和生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，鋰化合物包括Li₂NiO₂、Li₅FeO₄、Li₂O、Li₂S、LiF或Li₃N等保存簡單，在現(xiàn)有鋰離子電池制造工藝中作為正極添加劑可直接使用，工藝要求低，是最適合產(chǎn)業(yè)化的補(bǔ)鋰材料，但是鋰化物正極補(bǔ)鋰劑存在以下缺點(diǎn)：

①使用對(duì)環(huán)境要求高，露點(diǎn)＜-37℃，否則材料吸水導(dǎo)致材料堿性升高，出現(xiàn)正極漿料凝膠；

②鋰化物脫鋰(充電)電壓窗口高2.8-4.3V，與磷酸鐵鋰電池的電壓窗口(2.5-3.65V)不匹配，無法在磷酸鐵鋰電池中推廣應(yīng)用，主要原因是首充時(shí)在3.65-4.3V存在補(bǔ)鋰劑單獨(dú)進(jìn)行充電，對(duì)材料的倍率要求高，要求倍率至少在0.6-2.4C以上，目前補(bǔ)鋰劑材料無法滿足該倍率要求。

CN109786746A公開了一種正極片、鋰離子電池正極補(bǔ)鋰材料及其制備方法，制備方法包括：制備正極補(bǔ)鋰材料基體；將所述正極補(bǔ)鋰材料基體和碳源以乙醇為溶劑進(jìn)行混合，獲得混合溶液；將所述混合溶液揮發(fā)掉溶劑后在惰性氣氛中煅燒，獲得表面具有碳包覆的鋰離子電池正極補(bǔ)鋰材料。其所述正極補(bǔ)鋰材料通過煅燒制得，高溫會(huì)破壞正極補(bǔ)鋰材料的性能，導(dǎo)致倍率性能較差。

CN112951620A公開了一種正極補(bǔ)鋰添加劑，包括包覆層和氮化鋰；所述包覆層包覆在氮化鋰表面；所述包覆層包括氟化鋰和有機(jī)鋰化合物。其所述補(bǔ)鋰添加劑的制備方法包括：用有機(jī)酸酯和有機(jī)氟化物混合溶劑對(duì)氮化鋰進(jìn)行浸潤處理，去除溶劑后得到所述正極補(bǔ)鋰添加劑。其所述正極補(bǔ)鋰添加劑對(duì)使用環(huán)境要求高(露點(diǎn)＜-37℃)。

上述方案存在有倍率性差或使用環(huán)境要求高的問題，因此開發(fā)一種倍率性好且使用環(huán)境要求較低的正極補(bǔ)鋰添加劑是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合正極補(bǔ)鋰添加劑及其制備方法和應(yīng)用，使用小顆粒正極補(bǔ)鋰劑，采用物理球磨的方法在正極補(bǔ)鋰劑表面包覆導(dǎo)電炭材料，對(duì)使用環(huán)境要求較低，不僅可以提高制得補(bǔ)鋰添加劑的倍率特性，還可以提高制得鋰離子電池的放電容量。

為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種復(fù)合正極補(bǔ)鋰添加劑，所述復(fù)合正極補(bǔ)鋰添加劑包括正極補(bǔ)鋰劑和位于所述正極補(bǔ)鋰劑表面的導(dǎo)電碳層，所述正極補(bǔ)鋰劑的中值粒徑D501μm。

本發(fā)明采用小粒徑正極補(bǔ)鋰劑(中值粒徑D501μm)表面包覆導(dǎo)電碳層，對(duì)使用環(huán)境要求較低，且可以提高制得補(bǔ)鋰添加劑的倍率特性，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)鋰劑材料在非電壓匹配區(qū)間的磷酸鐵鋰中應(yīng)用，促進(jìn)補(bǔ)鋰劑充電容量的發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)高效補(bǔ)鋰。