[發(fā)明專利]復(fù)合補(bǔ)鋰材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2022-10-25
• 公開（公告）號: CN115395018B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦凱燕;熊亞麗;丁天力
• 申請（專利權(quán)）人: 中創(chuàng)新航科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 北京律智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11438
• 代理人: 李華

本發(fā)明公開一種復(fù)合補(bǔ)鋰材料及其制備方法和應(yīng)用。所述復(fù)合補(bǔ)鋰材料包括導(dǎo)電劑及補(bǔ)鋰活性顆粒，所述補(bǔ)鋰活性顆粒分布于所述線狀導(dǎo)電劑中，所述復(fù)合補(bǔ)鋰材料為內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)的顆粒，所述導(dǎo)電劑與所述補(bǔ)鋰活性顆粒分布于所述復(fù)合補(bǔ)鋰材料顆粒的表面，所述導(dǎo)電劑為二維線狀導(dǎo)電劑。本發(fā)明的復(fù)合補(bǔ)鋰材料為內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)的顆粒，因此具有內(nèi)外兩表面，致使分布于顆粒表面的補(bǔ)鋰活性顆粒可參與電化學(xué)反應(yīng)活性位點(diǎn)更多，并且復(fù)合導(dǎo)電劑可以提高補(bǔ)鋰材料的導(dǎo)電性，因此可以降低脫鋰平臺電壓，從而起到補(bǔ)鋰效果。并且，由于該材料脫鋰后無質(zhì)量殘留，脫鋰產(chǎn)物不會與電解液發(fā)生副反應(yīng)，因此有望產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，同時成本較低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)電源領(lǐng)域，具體涉及鋰離子電池的補(bǔ)鋰材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

由于SEI(固體電解質(zhì)界面，solidelectrolyteinterface)的形成會消耗正極的活性鋰，而造成不可逆容量損失。現(xiàn)有補(bǔ)鋰技術(shù)包括正極補(bǔ)鋰和負(fù)極補(bǔ)鋰，負(fù)極補(bǔ)鋰操作復(fù)雜，實(shí)施要求高。正極補(bǔ)鋰則適應(yīng)目前的工藝要求，受到一直以來的青睞。

除了目前廣受關(guān)注的富鋰補(bǔ)鋰材料外，犧牲型補(bǔ)鋰材料由于其較高的理論比容量而受到越來越多的關(guān)注。所謂犧牲型補(bǔ)鋰材料，即在首次化成后，生成Li⁺和氣體。這部分氣體在化成后排除，從而實(shí)現(xiàn)“零殘留”的補(bǔ)鋰效果。

然而，該類犧牲型補(bǔ)鋰材料為絕緣體，導(dǎo)電性非常差，相應(yīng)的分解電壓都比較高(4.7V+)，不能適應(yīng)目前的體系電壓設(shè)計(jì)。

目前有很多催化劑被研究以降低其分解電壓，但多為金屬催化，其加入會導(dǎo)致質(zhì)量殘留，以及后續(xù)的一些其他問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決犧牲型補(bǔ)鋰材料分解電壓過高問題，提供一種復(fù)合補(bǔ)鋰材料及該材料的制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明第一方面提供一種復(fù)合補(bǔ)鋰材料，包括導(dǎo)電劑及補(bǔ)鋰活性顆粒，所述導(dǎo)電劑為二維線狀導(dǎo)電劑，所述補(bǔ)鋰活性顆粒分布于所述線狀導(dǎo)電劑中，所述復(fù)合補(bǔ)鋰材料為內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)的顆粒，所述導(dǎo)電劑與所述補(bǔ)鋰活性顆粒分布于所述復(fù)合補(bǔ)鋰材料顆粒的表面。

本發(fā)明第二方面提供上述復(fù)合補(bǔ)鋰材料的制備方法，包括：將所述導(dǎo)電劑、所述補(bǔ)鋰活性顆粒和造孔劑均勻分散或溶解于水中形成分散體系，對所述分散體系進(jìn)行噴霧干燥形成所述復(fù)合補(bǔ)鋰材料。

本發(fā)明第三方面提供一種電池，包括正極片，所述正極片包括上述復(fù)合補(bǔ)鋰材料和正極活性物質(zhì)，所述復(fù)合補(bǔ)鋰材料占所述正極活性物質(zhì)質(zhì)量比為0.5%-10%。

本發(fā)明的復(fù)合補(bǔ)鋰材料為內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)的顆粒，因此具有內(nèi)外兩表面，致使分布于顆粒表面的補(bǔ)鋰活性顆粒可參與電化學(xué)反應(yīng)活性位點(diǎn)更多，并且復(fù)合導(dǎo)電劑可以提高補(bǔ)鋰材料的導(dǎo)電性，因此可以降低脫鋰平臺電壓，使得在電池使用電壓范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)脫鋰，從而起到補(bǔ)鋰效果。并且，由于該材料脫鋰后無質(zhì)量殘留，可以同步提升能量密度和循環(huán)存儲性能，且化成階段復(fù)合補(bǔ)鋰材料的脫鋰副產(chǎn)物參與電解液成膜反應(yīng)，提高化成階段正極活性材料表面固態(tài)電解質(zhì)膜的穩(wěn)定性，提高電池循環(huán)性能。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1的復(fù)合補(bǔ)鋰材料的電鏡照片。

圖2是實(shí)施例1的復(fù)合補(bǔ)鋰材料的粒徑分布曲線圖。

圖3是實(shí)施例1 的復(fù)合補(bǔ)鋰材料與草酸鋰原料對于參比電極(鋰片)的化成容量電壓充電曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明作詳細(xì)說明。