[發(fā)明專利]鐵系正極補(bǔ)鋰材料及其制備方法與應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210821839.6 | 申請日： | 2022-07-13 |
| 公開（公告）號： | CN115295797B | 公開（公告）日： | 2023-07-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 萬遠(yuǎn)鑫;鐘澤欽;孔令涌;趙中可 | 申請（專利權(quán)）人： | 深圳市德方創(chuàng)域新能源科技有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/525 | 分類號： | H01M4/525;H01M4/485;H01M4/36;H01M4/04;H01M4/62;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 深圳中一聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44414 | 代理人： | 曹柳 |
| 地址： | 518000 廣東省深圳市南山區(qū)桃源街道福*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 正極 材料 及其 制備 方法 應(yīng)用 | ||
本申請涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鐵系正極補(bǔ)鋰材料及其制備方法與應(yīng)用。提供了一種鐵系正極補(bǔ)鋰材料，所述鐵系正極補(bǔ)鋰材料包含富鋰鐵系內(nèi)核和包覆于所述富鋰鐵系內(nèi)核表面的鈍化層，其中，所述鈍化層的材料包括LiFeO2和LidMOe，其中，d和e滿足d≥2e?5，所述M選自Al、Ni、Mn、Co、Ti、Zr、Si、V、Zn、Cr、Cu、P中的至少一種元素；LiFeO2和LidMOe在富鋰鐵系內(nèi)核表面形成鈍化層，該鈍化層致密性高，且不會與水反應(yīng)，能夠起到隔絕空氣中的水和二氧化碳等有害成分的作用，確保了材料在儲存過程中與水汽隔絕的效果，性能穩(wěn)定，有利于廣泛應(yīng)用。
技術(shù)領(lǐng)域
本申請屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鐵系正極補(bǔ)鋰材料及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)
現(xiàn)有的鋰離子電池正、負(fù)極材料首周均存在著一個較大的不可逆容量損失，正極材料主要是由于脫鋰后材料結(jié)構(gòu)的坍塌，可容納的鋰離子位置減少，造成首次庫倫效率低，而負(fù)極材料尤其是新型負(fù)極材料(如硅或錫)的應(yīng)用，雖然容量得到了極大的提升，但不可逆容量高達(dá)30％以上，顯著降低了電池容量。為了解決首次不可逆容量損失的問題，科研人員開發(fā)了補(bǔ)鋰技術(shù)，通過補(bǔ)鋰的方式在電極材料中增加新的鋰源，來補(bǔ)償首次循環(huán)中形成SEI膜所造成的活性鋰的損失。
相比負(fù)極補(bǔ)鋰，正極補(bǔ)鋰則簡便得多，且考慮實際操作的高安全性以及與現(xiàn)有電池生產(chǎn)工藝的適配性，更具備工業(yè)應(yīng)用前景：在鋰電池生產(chǎn)的勻漿工序中，按需要提升的能量密度比例，將正極補(bǔ)鋰劑與正極材料同時加入即可。在首次化成階段，將電池充電至目標(biāo)電壓，使得補(bǔ)鋰劑中的鋰離子充分脫出，補(bǔ)充這一過程中的鋰損耗。
目前，各大電池廠、材料廠等關(guān)于正極補(bǔ)鋰劑材料主要以富鋰化合物和二元鋰化合物為主。常規(guī)使用的富鋰鐵酸鋰極不穩(wěn)定，在空氣中容易與水和CO2反應(yīng)導(dǎo)致形成LiOH和Li2CO3，對后續(xù)加工極不友好，同時對后期電池容易引起產(chǎn)氣等等問題。通過吸濕速率可以反饋出，未做任何改性的富鋰鐵酸鋰，吸濕速率極快，不利于作為補(bǔ)鋰材料進(jìn)行直接使用，影響補(bǔ)鋰效果。
發(fā)明內(nèi)容
本申請的目的在于提供一種鐵系正極補(bǔ)鋰材料及其制備方法與應(yīng)用，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中鐵系補(bǔ)鋰材料極不穩(wěn)定，在空氣中容易與水和CO2反應(yīng)，對后續(xù)加工極不友好，同時對后期電池容易引起產(chǎn)氣的問題。
為實現(xiàn)上述申請目的，本申請采用的技術(shù)方案如下：
第一方面，本申請?zhí)峁┮环N鐵系正極補(bǔ)鋰材料，鐵系正極補(bǔ)鋰材料包含富鋰鐵系內(nèi)核和包覆于富鋰鐵系內(nèi)核表面的鈍化層，其中，鈍化層的材料包括LiFeO2和LidMOe，其中，d和e滿足d≥2e-5，M選自Al、Ni、Mn、Co、Ti、Zr、Si、V、Zn、Cr、Cu、P中的至少一種元素。
第二方面，本申請?zhí)峁┮环N鐵系正極補(bǔ)鋰材料的制備方法，包括如下步驟：
制備過氧化鋰；
按照分子式中LiaFeOb·cMxOy元素化學(xué)計量比，將鐵源、鋰源和摻雜金屬源混合均勻后，得到前驅(qū)體，其中，分子式中的c為摩爾數(shù)，且4.5≤a≤5.5；a與b滿足公式a＝2b-3；1≤y/x≤2.5；M選自Al、Ni、Mn、Co、Ti、Zr、Si、V、Zn、Cr、Cu中的至少一種元素；
將所述前驅(qū)體進(jìn)行半液相法燒結(jié)處理，得到富鋰鐵系內(nèi)核；
將富鋰鐵系內(nèi)核與無水有機(jī)溶劑進(jìn)行混合，再緩慢加入有機(jī)金屬鹽，采用金屬離子萃取的方法制備鈍化層，得到鐵系正極補(bǔ)鋰材料。
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