[發(fā)明專利]復合正極補鋰添加劑及其制備方法和應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210633013.7
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN115347253A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設計）人: 譚旗清;萬遠鑫;孔令涌
• 申請（專利權）人: 深圳市德方創(chuàng)域新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M4/13;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 方良

本申請公開了一種復合正極補鋰添加劑及其制備方法和應用。本申請復合正極補鋰添加劑包括核體和包覆于核體的功能封裝層，核體包括正極補鋰材料，功能封裝層含有耗氧劑。本申請復合正極補鋰添加劑能夠有效清除活性氧，抑制活性氧引發(fā)產氣反應，從而能夠抑制含有本申請復合正極補鋰添加劑的電池在充放電過程中產氣量，有效提高了電池的安全性，而且補鋰效果和加工性能好。復合正極補鋰添加劑的制備方法能夠保證制備的復合正極補鋰添加劑結構和電化學性能穩(wěn)定，而且效率高，節(jié)約生產成本。

技術領域

本申請屬于二次電池領域，具體涉及一種復合正極補鋰添加劑及其制備方法和應用。

背景技術

鋰離子電池因其具備較高的工作電壓與能量密度、相對較小的自放電水平、無記憶效應、無鉛鎘等重金屬元素污染、超長的循環(huán)壽命等優(yōu)點，被認為是最具應用前景的能源之一，被廣泛應用于電動車、電動工具、可移動電子消費品以及儲能等諸多方面。

雖然鋰離子電池有很多優(yōu)點，但是鋰離子電池在首次充電過程中，負極表面通常伴隨著固態(tài)電解質膜SEI膜的形成，這個過程會消耗大量的Li⁺，意味著從正極材料脫出的Li⁺部分被不可逆消耗，對應電芯的可逆比容量降低。

負極材料特別是硅基負極材料則會進一步消耗Li⁺，造成正極材料的鋰損失，降低鋰離子電池的首次庫倫效率和鋰離子電池容量。如在使用石墨負極的鋰離子電池體系中，首次充電會消耗約10％的鋰源。當采用高比容量的負極材料，例如合金類(硅、錫等)、氧化物類(氧化硅、氧化錫)和無定形碳負極時，正極鋰源的消耗將進一步加劇。

近年來，正極補鋰添加劑因其可以彌補鋰離子電池在首周充電過程中因SEI膜的形成而引起的不可逆的容量損失而備受關注，是進一步提升鋰離子電池性能的關鍵技術之一，具有廣闊的市場應用和發(fā)展前景。然而，在研究和實際應用中發(fā)現，現有補鋰添加劑的使用也導致了鋰離子電池在化成階段的產氣量增大的問題，會導致密閉電池系統(tǒng)內部發(fā)生脹氣現象，引發(fā)電池體積膨脹以及安全性問題。

目前，正極補鋰添加劑的研究尚處于初始階段，尚未形成穩(wěn)定、成熟的產品，關于補鋰添加劑產氣機理仍未有明確的、系統(tǒng)的研究成果。對于傳統(tǒng)的鋰離子電池，SEI膜分解、電解液分解、負極活性物質與粘結劑的反應等反應容易導致氣體的產生，并且這些反應往往并非獨立進行的，很可能同時存在多種反應的發(fā)生。為解決上述鋰離子電池產氣問題，目前使用的方法有使用酸酐類化合物、γ-丁內酯等環(huán)狀酯、多腈基化合物等作為添加劑加入至電解液中，形成正負極保護膜從而抑制產氣，但這些措施往往存在保護膜離子傳導性差、阻抗增大、正負極保護膜不穩(wěn)定等問題。因此，如何有效改善由正極補鋰添加劑的使用帶來的產氣問題而不影響電池的其他性能是目前亟需解決的問題，對鋰離子電池性能的提升具有重大影響。

發(fā)明內容

本申請的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種復合正極補鋰添加劑及其制備方法，以解決現有正極補鋰添加劑無法抑制電池產氣的技術問題。

本申請的另一目的在于提供一種正極和含有該正極的二次電池，以解決現有二次電池易產氣而導致安全性不理想的技術問題。

為了實現上述申請目的，本申請的第一方面，提供了一種復合正極補鋰添加劑。本申請復合正極補鋰添加劑包括核體和包覆于核體的功能封裝層，核體包括正極補鋰材料，功能封裝層含有耗氧劑。

進一步地，功能封裝層為耗氧劑形成第一耗氧包覆層，包覆核體。

或進一步地，功能封裝層包括致密功能封裝層，致密功能封裝層包覆核體，耗氧劑是摻雜在致密功能封裝層中。

或進一步地，功能封裝層包括致密功能封裝層，致密功能封裝層包覆核體，耗氧劑形成第二耗氧包覆層并包覆致密功能封裝層。

更進一步地，致密功能封裝層包括離子導率封裝層和/或電子導率封裝層，離子導率封裝層或電子導率封裝層包覆核體。