[發(fā)明專利]鋰離子電池正極補(bǔ)鋰添加劑、正極片、其制備方法和用途

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111356764.0
• 申請(qǐng)日: 2021-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN114122402A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李昊;莫方杰;劉永興;李若楠;孫化雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遠(yuǎn)景動(dòng)力技術(shù)（江蘇）有限公司;遠(yuǎn)景睿泰動(dòng)力技術(shù)（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/58;H01M4/485;H01M10/0525;H01M10/42;C01B25/45;C01B32/05;C01G53/00
• 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)明提供了鋰離子電池正極補(bǔ)鋰添加劑、正極片、其制備方法和用途，所述鋰離子電池正極補(bǔ)鋰添加劑制備方法包括：將鋰源和鎳源混合后煅燒得到富鋰材料，所述富鋰材料與碳源溶液混合進(jìn)行濕法包覆得到鋰離子電池正極補(bǔ)鋰添加劑。采用濕法包覆在富鋰材料表面包覆碳層，有效降低正極添加劑殘堿值，緩解殘堿對(duì)正極漿料中粘結(jié)劑的破壞，降低正極漿料粘度，達(dá)到涂布均勻，提升正極片制造質(zhì)量的效果。碳層可以提升正極補(bǔ)鋰添加劑的導(dǎo)電性，提高正極材料的比容量。此外，本發(fā)明提供的鋰離子電池正極添加劑能夠緩解高溫下殘堿與電解液的反應(yīng)，提高鋰離子電池電化學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及鋰離子電池正極補(bǔ)鋰添加劑、正極片、其制備方法和用途。

背景技術(shù)

隨著鋰離子電池在3C、電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步提高鋰離子電池的能量密度迫在眉睫。然而，由于現(xiàn)有正極材料的首次庫倫效率遠(yuǎn)高于負(fù)極材料，并且負(fù)極材料表面會(huì)在首次充電過程中形成固態(tài)電解質(zhì)膜，這不僅使得正極材料的容量無法完全發(fā)揮出來，還會(huì)消耗較多的鋰離子，最終導(dǎo)致電池整體能量密度降低。

目前，負(fù)極補(bǔ)鋰是一種常見的補(bǔ)鋰方式，一般將鋰粉或鋰帶直接復(fù)合在負(fù)極極片表面，但是負(fù)極補(bǔ)鋰工藝繁瑣，設(shè)備成本較高，生產(chǎn)環(huán)境嚴(yán)苛，危險(xiǎn)性高，并且均勻性很難控制，導(dǎo)致電池一致性差，難以實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。而采用正極補(bǔ)鋰添加劑對(duì)電池正極進(jìn)行補(bǔ)鋰能夠有效避免上述問題。然而，現(xiàn)有的正極補(bǔ)鋰添加劑的殘堿值較高，這些殘堿會(huì)與正極粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)發(fā)生反應(yīng)，在漿料攪拌過程中易發(fā)生化學(xué)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(huì)與電解液發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳或者其他固體物質(zhì)，導(dǎo)致電池產(chǎn)氣增大或者電池阻抗增大，最終引起電池性能的下降。

因此，設(shè)計(jì)具有低殘堿值的鋰離子電池正極添加劑材料，對(duì)于改善正極片的制造質(zhì)量以及進(jìn)一步提升鋰離子電池的電化學(xué)性能至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供鋰離子電池正極補(bǔ)鋰添加劑、正極片、其制備方法和用途，采用濕法包覆在富鋰材料的表面包覆碳層，不僅可以防止殘鋰與外界空氣接觸生成殘堿，還可以阻止殘堿的溶出，有效降低正極添加劑的殘堿值，從而可以緩解在正極漿料制備過程中殘堿對(duì)粘結(jié)劑的破壞，降低正極漿料的粘度，從而達(dá)到涂布均勻，提升正極片質(zhì)量的效果。同時(shí)，碳層還能提升正極補(bǔ)鋰添加劑材料的導(dǎo)電性，提升正極材料的比容量。此外，本發(fā)明提供的鋰離子電池正極添加劑能夠緩解高溫下殘堿與電解液的反應(yīng)，進(jìn)一步提高鋰離子電池的電化學(xué)性能。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極補(bǔ)鋰添加劑的制備方法，所述制備方法包括：

將鋰源和鎳源混合后煅燒得到富鋰材料；以及

將所述富鋰材料與碳源溶液混合進(jìn)行濕法包覆得到鋰離子電池正極補(bǔ)鋰添加劑。

其中所述富鋰材料與所述碳源溶液的質(zhì)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(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

本發(fā)明采用濕法包覆在富鋰材料的表面形成碳層，得到的碳層更加均勻，這是由于濕法包覆采用有機(jī)碳源溶液作為碳源，碳源與富鋰材料在液相中充分接觸，因而通過燒結(jié)留下碳層可以完整均勻的包覆在富鋰材料表面。同時(shí)，表面碳層的厚度可以通過碳源的濃度等條件定量控制，以達(dá)到最佳包覆效果。此外，富鋰材料表面包覆的碳層在有效降低鋰離子電池正極補(bǔ)鋰添加劑的殘堿值的同時(shí)，還能夠形成整體的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提高富鋰材料的導(dǎo)電性。