[發明專利]正極補鋰添加劑、正極極片、其制備方法及鋰離子電池

在審

• 申請號: 202111356622.4
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN114079086A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 李昊;莫方杰;劉永興;李若楠;孫化雨
• 申請（專利權）人: 遠景動力技術（江蘇）有限公司;遠景睿泰動力技術（上海）有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M4/13;H01M4/139;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

本發明提供了正極補鋰添加劑、正極極片、其制備方法及鋰離子電池，所述正極補鋰添加劑的制備方法包括：將鋰源和鎳源混合后，依次進行球磨和煅燒得到富鋰材料，將所述富鋰材料與金屬離子溶液混合進行濕法包覆后得到正極補鋰添加劑。本發明采用濕法包覆在富鋰材料表面形成金屬氧化物層，有效阻止內部殘鋰與外界空氣接觸生成殘堿，并且能夠防止殘堿的溶出，有效降低正極添加劑的殘堿值。此外，本發明提供的正極補鋰添加劑可以有效降低正極漿料的粘度，漿料涂布更加均勻，提升正極極片的制造質量，同時有效改善鋰離子電池的電化學性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及正極補鋰添加劑、正極極片、其制備方法及鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池具有電壓高、比能量高、安全性能好等優點，己被廣泛應用于便攜式電子產品和電動車。隨著新能源汽車、智能電網、分布式儲能的快速發展，對鋰離子電池的能量密度提出了更高的要求。然而，鋰離子電池在首次充電過程，負極表面會形成固體電解質膜，消耗正極中的活性鋰，從而難以進一步提高電池能量密度。

目前，正極補鋰技術主要是在制備正極漿料的過程中加入少量的高容量補鋰添加劑，在充電的過程中，多余的Li元素從這些高容量正極材料脫出，嵌入到補充首次充放電的不可逆容量。其中，富鋰鎳酸鋰(Li₂NiO₂)具有較高首次充電容量(＞400mAh/g)以及較低的首次庫倫效率(＜40％)，非常適合作為正極補鋰添加劑。但是，在富鋰鎳酸鋰的制備過程中，往往會加入過量的氧化鋰，且燒結溫度較低(＜700℃)，導致過量的鋰源無法被完全消耗，以殘鋰的形式留在富鋰鎳酸鋰材料中；并且這些殘鋰會與空氣中的水和二氧化碳反應生成殘堿(Li₂CO₃、LiOH)，而這些殘堿會與正極粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)反應，在漿料攪拌過程中易發生化學凝膠，提升漿料粘度，影響極片的加工。此外，這些殘堿在高溫情況下可能會與電解液發生反應，生成二氧化碳等氣體物質，導致電池產氣增大或者電池阻抗增大，最終引起電池性能的下降。

因此，合理設計正極添加劑材料，有效阻止內部殘鋰與外界接觸，防止殘堿的溶出，有效降低正極添加劑的殘堿值，對于改善正極極片的制備過程以及提升電池的電化學性能至關重要。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供正極補鋰添加劑、正極極片、其制備方法及鋰離子電池，采用濕法包覆在富鋰材料的表面形成金屬氧化物層，有效阻止內部殘鋰與空氣中水和二氧化碳反應生成殘堿。同時，金屬氧化物層能夠防止殘堿的溶出，從而有效降低正極添加劑的殘堿值。此外，將本發明提供的正極補鋰添加劑作為正極漿料的添加劑，可以有效降低正極漿料的粘度，涂布過程漿料分布更加均勻，從而提升正極極片的制造質量。同時，能夠改善鋰離子電池與殘堿值有關的電化學性能。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種正極補鋰添加劑的制備方法，所述制備方法包括：

將鋰源和鎳源混合形成混合物料后，依次對所述混合物料進行球磨和煅燒得到富鋰材料；以及

將所述富鋰材料與金屬離子溶液混合進行濕法包覆后，依次進行干燥處理和燒結得到正極補鋰添加劑。

其中所述富鋰材料與所述金屬離子溶液的質量比為1:(1.2至2)，例如可以是1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9或1:2，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。

本發明采用濕法包覆在富鋰材料的表面形成金屬氧化物層，能夠使得金屬氧化物層更加均勻，這是由于在濕法包覆過程中金屬離子與富鋰材料在液相中發生接觸，并且該過程在攪拌條件下進行，金屬離子與富鋰材料可以充分地分散均勻。因此，相較于干法包覆，濕法包覆形成的金屬氧化物層更為均勻。