[發明專利]補鋰材料及其制備方法、正極極片及二次電池

在審

• 申請號: 202310289652.0
• 申請日: 2023-03-16
• 公開（公告）號: CN116230899A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 賴佳宇;萬遠鑫;孔令涌;譚旗清
• 申請（專利權）人: 深圳市德方創域新能源科技有限公司;曲靖德方創界新能源科技有限公司;佛山市德方創界新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/505;H01M4/485;H01M4/04;H01M4/131;H01M10/0525;H01M10/42;H01M4/62
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 肖騰蛟

本申請提供一種補鋰材料及其制備方法、正極極片及二次電池，補鋰材料包括富鋰金屬化合物和過渡金屬元素，過渡金屬元素摻雜于富鋰金屬化合物中，且至少部分過渡金屬元素形成過渡金屬納米團簇。過渡金屬納米團簇表面具有缺陷、存在較多的活性位點，具有催化作用，便于鋰離子的脫出與嵌入，提高了鋰離子遷移速度和導電性，提升補鋰材料的電化學性能。

技術領域

本申請涉及電池技術領域，特別涉及一種補鋰材料及其制備方法、正極極片及二次電池。

背景技術

電池例如鋰離子二次電池在首次充放電過程中，電池負極的表面會產生大量的固體電解質界面膜(SEI膜)，消耗電池中有限的鋰離子和電解液，造成不可逆容量損失，導致鋰離子二次電池的庫倫效率降低，直接影響鋰離子二次電池的循環壽命和能量密度。目前，可以通過正極補鋰的方法消除這部分不可逆容量的損失，提高電池能量密度及其他電性能。然而，現有的補鋰材料存在導電性差、且補鋰效果不佳的問題，限制了鋰離子二次電池性能的提升。

發明內容

本申請提供一種補鋰材料及其制備方法、正極極片及二次電池。

第一方面，本申請提供一種補鋰材料，所述補鋰材料包括富鋰金屬化合物和過渡金屬元素，過渡金屬元素摻雜于所述富鋰金屬化合物中，且至少部分所述過渡金屬元素形成過渡金屬納米團簇。

本申請中，將至少部分過渡金屬元素以團簇結構的形式摻雜于富鋰金屬化合物中，過渡金屬納米團簇表面具有缺陷、存在較多的活性位點，具有催化作用，便于鋰離子的脫出與嵌入。在補鋰材料中設置團簇結構，提高了鋰離子遷移速度和導電性，提升補鋰材料的電化學性能。

在一種實現方式中，所述過渡金屬納米團簇由多個過渡金屬原子團聚而成。

在一種實現方式中，所述過渡金屬納米團簇分散于碳載體，所述過渡金屬納米團簇與所述碳載體共同摻雜于所述富鋰金屬化合物。

在一種實現方式中，所述過渡金屬納米團簇的粒徑D50為50-500nm。

在一種實現方式中，所述富鋰金屬化合物與所述過渡金屬納米團簇的質量之比為(90-99.99)∶(10-0.01)。

在一種實現方式中，所述過渡金屬納米團簇分布于所述富鋰金屬化合物的表面。

在一種實現方式中，所述過渡金屬納米團簇分布于所述富鋰金屬化合物的二次顆粒間隙內。

在一種實現方式中，所述過渡金屬納米團簇分布于所述富鋰金屬化合物的表面以及所述富鋰金屬化合物的二次顆粒間隙內。

在一種實現方式中，所述富鋰金屬化合物中的金屬元素與所述過渡金屬元素不完全相同。

在一種實現方式中，所述富鋰金屬化合物的粒徑D50為0.5-12μm。

在一種實現方式中，所述補鋰材料的粒徑D50為1-15μm。

在一種實現方式中，所述補鋰材料的比表面積為1-20m²/g。

在一種實現方式中，所述富鋰金屬化合物的結構通式為Li_xM_yO_z，其中，1﹤x﹤12，0﹤y﹤7，0﹤z﹤13，M選自Zr、Sn、Ni、Al、Fe、Co、Mn、Ti、V中的至少一種。

在一種實現方式中，所述富鋰金屬化合物的結構通式為Li_xM_y1N_y2O_z，其中，1﹤x﹤12，0﹤y1﹤7，0﹤z﹤13，0≤y2﹤1，M選自Zr、Sn、Ni、Al、Fe、Co、Mn、Ti、V中的至少一種，N元素為過渡金屬元素。至少部分過渡金屬元素取代Li_xM_yO_z中的M金屬。