补锂添加剂前驱体及其制备方法、补锂添加剂技术

本申请公开了一种补锂添加剂前驱体及其制备方法和补锂添加剂。本申请补锂添加剂前驱体包括核体和全包覆核体的致密包覆层，核体含有补锂材料前驱体。补锂添加剂由包括本申请补锂添加剂前驱体经烧结形成。本申请补锂添加剂前驱体能够有效与环境隔绝，从而保证了补锂添加剂前驱体的储存、运输和加工的稳定性，降低了各个环节的经济成本；同时保证了补锂添加剂前驱体制备补锂添加剂补锂效果和补锂的稳定性。本申请补锂添加剂前驱体制备方法能够保证制备的补锂添加剂前驱体结构和化学性能稳定，而且效率高，节约生产成本。本申请补锂添加剂残碱含量低，加工性能强，而且具有高的补锂效果和补锂的稳定性。果和补锂的稳定性。果和补锂的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
补锂添加剂前驱体及其制备方法、补锂添加剂


[0001]本申请属于锂电池材料领域，具体涉及一种补锂添加剂前驱体及其制备方法、补锂添加剂。

技术介绍

[0002]锂离子电池在首次充电过程中，负极表面通常伴随着固态电解质膜SEI膜的形成，这个过程会消耗大量的Li
+
，会将大量的活性锂转化成碳酸锂、氟化锂和烷基锂，造成正极材料的锂损失，意味着从正极材料脱出的Li
+
部分被不可逆消耗，对应电芯的可逆比容量降低，从而降低电池的首次库伦效率和电池容量。
[0003]因此，为了提升锂离子电池首次库伦效率和电池容量，补锂添加剂被用于正极或负极中。虽然补锂添加剂如正极补锂添加剂理论比容量高，工作电压适中，且对现有生产工艺影响较小，安全性也更好等优势，当前的负极补锂材料存在以下缺陷：
[0004]活性较高，无法长时间稳定保存，如在无空气氛围下合成后转移至下一工序过程中极易与环境中的水分、CO2接触发生反应从而导致变质，从而增加了操作难度和生产风险，制约了它们的使用。
[0005]因此，相对更加安全和便于操作的补锂工艺得到了越来越多的关注。为了解决补锂添加剂与环境中的水分、CO2接触发生反应从而导致变质，目前一般在补锂材料进行包覆处理，如在公开的补锂添加剂中，将补锂材料作为核体，在核体表面形成全包覆核体的包覆层，以提高核体补锂材料与环境中的水汽、二氧化碳接触以增强补锂材料的稳定性。
[0006]但是在现实补锂添加剂的生产和应用中，不可能完全处于密封的环境，如其原料、中间产品和终产品可能更多的需要面临存储、运输、加工的各个环境，这些环节很难做到密封或者如果做到密封必将增大经济成本。但是在目前的补锂添加剂生产过程中，没有对补锂添加剂前驱体等进行与环境隔绝的技术报道。
[0007]目前之所以没有对补锂添加剂前驱体保护工艺处理，一方面是没有重视，认为通过控制气氛中的湿度，比如建造干燥房、露点房等改善环境的气氛来解决这个问题；二是认为增加前驱体保护工艺会提高生产成本。本专利技术的目的是从材料本身来考虑，想彻底解决材料本身极易吸水的问题，从而便于生产过程中的使用。

技术实现思路

[0008]本申请的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种补锂添加剂前驱体及其制备方法，以解决现有补锂添加剂前驱体难与环境隔绝而导致补锂添加剂补锂效果和稳定性不理想或进一步存在成本高的技术问题。
[0009]为了实现上述专利技术目的，本申请的第一方面，提供了一种补锂添加剂前驱体。本申请补锂添加剂前驱体包括核体和全包覆核体的致密包覆层，核体含有补锂材料前驱体。
[0010]进一步地，致密包覆层的材料为易热分解的材料、氧化物、碳材料、有机物、聚合物中的至少一种。
[0011]更进一步地，氧化物包括氧化铝、氧化硅中的至少一种。
[0012]更进一步地，碳材料包括裂解碳。
[0013]更进一步地，易热分解的材料的分解温度低于400℃。
[0014]更进一步地，易热分解的材料包括聚合物、聚合物单体、有机酸、酯、醇盐、碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物、二氯氧化锆中的至少一种。
[0015]具体地，聚合物包括聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚苯乙炔中的至少一种。
[0016]具体地，聚合物单体包括苯胺、吡咯、噻吩、乙炔、苯乙炔中的至少一种。
[0017]具体地，有机酸包括草酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的至少一种。
[0018]具体地，酯包括正硅酸乙酯、正硅酸四乙酯中的至少一种。
[0019]具体地，醇盐包括异丙醇铝。
[0020]进一步地，补锂材料前驱体包括Li
x
M
y
O
z
前驱体、Li
w
A前驱体中的至少一种；其中，0＜x≤6，0＜y≤3，0＜z≤4，0＜w≤5；M为Fe、Co、Ni、Mn、V、Fe
‑
Co、Cu、Mo、Al、Ti、Mg中的至少一种元素，A为C、N、O、P、S、F、B、Se中的至少一种元素。
[0021]更进一步地，补锂材料前驱体为分子式为aLiFeO2·
bLi2O
·
cN
x
O
y
的铁系补锂材料前驱体，其中，所述分子式中的a、b、c为摩尔数，且0≤c/(a+b+c)≤0.02，1.8≤b/a≤2.1；N为掺杂元素包括H、C、N中的至少一种元素；1≤y/x≤2.5。
[0022]进一步地，致密包覆层的质量占补锂添加剂前驱体的质量1％
‑
10％。
[0023]本申请的第二方面，提供了本申请补锂添加剂前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0024]提供含补锂材料前驱体的材料；
[0025]在保护气氛中，将易热分解的材料在补锂材料前驱体表面形成致密包覆层。
[0026]进一步地，将易热分解的材料在补锂材料前驱体表面形成致密包覆层的方法包括如下步骤：
[0027]将致密包覆层的材料或致密包覆层的材料前驱体溶解于溶剂中，配制成溶液；再将含补锂材料前驱体的材料与溶液进行混合处理，得到混合溶液；于保护气氛中，将混合溶液进行干燥处理，在补锂材料前驱体表面形成致密包覆层；其中，补锂材料前驱体不溶于溶剂；
[0028]或
[0029]致密包覆层的材料为聚合物单体溶液，将聚合物单体溶液、含补锂材料前驱体的材料、引发剂进行混合处理并进行聚合反应，在补锂材料前驱体表面形成聚合物致密包覆层；
[0030]或
[0031]致密包覆层的材料为聚合物，将液态状的聚合物与含补锂材料前驱体的材料进行混合处理，在补锂材料前驱体表面形成聚合物致密包覆层。
[0032]本申请的第二方面，提供了一种补锂添加剂。本申请补锂添加剂由包括本申请补锂添加剂前驱体经烧结形成，其包括核体和包覆核体的封装层。
[0033]进一步地，封装层包括碳层，且在核体、碳层的至少一种中含有功能基团；功能基团包括由有机碳源经裂解生成和/或残留的含碳残基或/和氧氮基团。
[0034]更进一步地，含碳残基包括碳氮、碳硫、碳氧、碳氢中的至少一种基团。
[0035]更进一步地，氧氮基团包括酰胺类化合物提供的氧氮基团。
[0036]更进一步地，在核体和碳层中均含有功能基团，且核体与封装层之间所含功能基团的含量高于封装层和/或核体内部中所含功能基团的含量。
[0037]更进一步地，功能基团在补锂添加剂中的质量含量为0.01％
‑
0.2％。
[0038]与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：
[0039]本申请补锂添加剂前驱体通过将补锂材料前驱体作为核体，并采用致密包覆层对核体进行包覆，使得补锂材料前驱体能够有效与环境隔绝，避免环境中的水汽、二氧化碳等不利气体对补锂材料前驱体造成不利影响，从而保证了补锂添加剂前驱体的储存、运输和加工的稳定性，降低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种补锂添加剂前驱体，其特征在于：包括核体和全包覆所述核体的致密包覆层，所述核体含有补锂材料前驱体。2.根据权利要求1所述的补锂添加剂前驱体，其特征在于：所述致密包覆层的材料为易热分解的材料、氧化物、碳材料、有机物、聚合物中的至少一种；和/或所述补锂材料前驱体包括Li
x
M
y
O
z
前驱体、Li
w
A前驱体中的至少一种；其中，0＜x≤6，0＜y≤3，0＜z≤4，0＜w≤5；M为Fe、Co、Ni、Mn、V、Fe
‑
Co、Cu、Mo、Al、Ti、Mg中的至少一种元素，A为C、N、O、P、S、F、B、Se中的至少一种元素。3.根据权利要求2所述的补锂添加剂前驱体，其特征在于：所述易热分解的材料的分解温度低于400℃；和/或所述易热分解的材料包括聚合物、聚合物单体、有机酸、酯、醇盐、碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物、二氯氧化锆中的至少一种；和/或所述氧化物包括氧化铝、氧化硅中的至少一种；和/或所述碳材料包括裂解碳。4.根据权利要求3所述的补锂添加剂前驱体，其特征在于：所述聚合物包括聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚苯乙炔中的至少一种；所述聚合物单体包括苯胺、吡咯、噻吩、乙炔、苯乙炔中的至少一种；所述有机酸包括草酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的至少一种；所述酯包括正硅酸乙酯、正硅酸四乙酯中的至少一种；所述醇盐包括异丙醇铝。5.根据权利要求2所述的补锂添加剂前驱体，其特征在于：所述补锂材料前驱体为分子式为aLiFeO2·
bLi2O
·
cN
x
O
y
的铁系补锂材料前驱体，其中，所述分子式中的a、b、c为摩尔数，且0≤c/(a+b+c)≤0.02，1.8≤b/a≤2.1；N为掺杂元素包括H、C、N中的至少一种元素；1≤y/x≤2.5。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的补锂添加剂前驱体，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，万远鑫，孔令涌，任望保，
申请(专利权)人：深圳市德方创域新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：