[發明專利]補鋰劑、正極極片、電化學裝置及補鋰劑的制備方法

在審

• 申請號: 202310453479.3
• 申請日: 2023-04-24
• 公開（公告）號: CN116230908A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 伍文;齊士博;劉祥哲;郭永興;易四勇;涂操;張涵;王凱;盛鵬飛;陳建鵬;詹孝軍;于晟
• 申請（專利權）人: 江蘇耀寧新能源創新科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/583;H01M10/42;H01M10/0525;H01M4/13
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 馬德舉

本發明提供一種補鋰劑、正極極片、電化學裝置及補鋰劑的制備方法，屬于二次電池技術領域，所述正極補鋰劑包括銅酸鋰和包覆層。其中，銅酸鋰中摻雜金屬元素；包覆層包覆于所述銅酸鋰顆粒表面，所述包覆層為碳材料。本發明補鋰劑、正極極片、電化學裝置及補鋰劑的制備方法，兼顧了生產成本低和材料穩定性好的優點，該材料對空氣濕度不敏感，能夠在空氣環境中穩定存在，方便在電池生產制造時實際應用。

技術領域

本發明涉及二次電池技術領域，具體涉及一種補鋰劑、正極極片、電化學裝置及補鋰劑的制備方法。

背景技術

鋰離子電池的首周充電過程中，會在負極表面形成固態電解質界面(SolidElectrolyte?Interface，簡稱SEI)，這會消耗正極中的活性鋰，導致不可逆容量損失，目前使用最廣泛的石墨負極的不可逆容量損失可達10％，而對于具有高比容量的硅基和錫基負極，該不可逆容量損失甚至高達30％以上，這意味著從正極材料脫出的Li⁺部分被不可逆消耗，鋰的損失會導致電池容量降低、庫倫效率降低、循環性能變差。使用補鋰的方法可使這部分的不可逆容量損失得到恢復，補鋰方法可分為正極補鋰和負極補鋰。而正極補鋰具有工藝簡單、價格低廉和高的安全性等優點，近年來受到了廣泛的關注。

當前，常規的正極補鋰劑包括，以Li₂O、Li₂O₂、Li₂S、Li₃N為代表的二元含鋰化合物，以Li₂NiO₂、Li₅FeO₄、Li₆CoO₄為代表的三元含鋰化合物，和以Li₂DHBN、Li₂C₂O₄為代表的有機含鋰化合物。其中，以Li₂NiO₂和Li₅FeO₄最多應用在實際生產制造中，然而這兩款材料Li₂NiO₂、Li₅FeO₄對于環境適應性很差，在空氣環境中非常容易吸水受潮而變質，在實際應用時對電池制程環境要求極高。

因此，需要設計一種補鋰劑、正極極片、電化學裝置及補鋰劑的制備方法，從而解決上述問題。

發明內容

鑒于以上現有技術的缺點，本發明提供了一種補鋰劑、正極極片、電化學裝置及補鋰劑的制備方法，能夠兼顧材料性能穩定和生產成本，從而解決現有技術常用的正極補鋰劑材料性能不穩定，在空氣環境下容易受潮變質，對電池制程環境要求苛刻的技術問題。

為實現上述目的及其它相關目的，本發明提供一種正極補鋰劑，所述正極補鋰劑包括銅酸鋰和包覆層。

其中，銅酸鋰中摻雜金屬元素；包覆層包覆于所述銅酸鋰顆粒表面，所述包覆層為碳材料。

在本發明一示例中，所述銅酸鋰的化學式為Li₂Cu_1-xM_xO₂，0.01≤x≤0.5，其中，所述M元素包括Fe、Ni、Mn、Co、Al、Ti、Mg、V、Cr中的一種或多種。

在本發明一示例中，所述碳材料在所述正極補鋰劑中的質量百分含量為3％至6％；所述碳材料包括碳納米管、石墨烯、石墨炔、碳纖維、乙炔黑、導電炭黑、軟碳、硬碳中的一種或多種。

本發明另一方面提供一種正極補鋰劑的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：將鋰源、銅源和摻雜金屬源均勻混合，并進行一次燒結獲得摻雜金屬元素的銅酸鋰；將所述銅酸鋰與碳材料均勻混合，并進行二次燒結使所述碳材料包覆于所述銅酸鋰表面，獲得正極補鋰劑。

在本發明一示例中，所述鋰源和銅源、摻雜金屬源混合的摩爾比例為40:(10～20):(1～10)；所述銅酸鋰與碳材料混合的質量比為(94～97):(3～6)。