一种补锂化合物及其制备方法、锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种链状补锂化合物，具有式(I)所示结构。该链状补锂化合物的结构中，

【技术实现步骤摘要】
一种补锂化合物及其制备方法、锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池正极材料
，涉及一种链状补锂化合物及其合成方法、锂离子电池，尤其涉及一种补锂化合物及其制备方法、锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着新能源行业的不断发展，锂离子电池受到广泛关注，而提高其能量密度则是未来发展的重点。目前形势下，提高锂离子电池能量密度较为容易的实现方法在于电池正负极材料，在正极材料方面，为适应电池逐渐升高的能量密度的要求，三元材料(NCM、NCA)近几年来快速发展，并成功在锂离子电池体系中得到广泛应用；在负极方面，石墨材料作为一种使用较为广泛的锂离子电池负极材料，有着来源广泛，储量丰富，电化学性能较为稳定等优点，但是其缺点也很显著，即克容量不足，在首次充放电过程中存在活性锂损失，而该缺点可以通过提前补锂的方法补偿锂离子电池的不可逆容量损失，使电池的容量得到恢复，从而可提高锂离子电池的能量密度，近年来受到了人们的广泛的研究。
[0003]预锂化技术近年来发展迅速，其对锂离子电池能量密度的提升以及首次库伦效率的提高有很大帮助。众所周知，在锂离子电池首次充放电循环过程中，负极表面会通过氧化还原反应形成一层保护膜，即固体电解质相界面膜(SEI膜)，在此过程中会消耗来自正极的锂，且这部分锂的消耗是不可逆转的永久消耗，这便导致了锂离子电池的首次循环效率和能量密度。预锂化技术是在锂离子电池首次充放电之前，对负极进行补锂或者通过正极向负极间接补锂，以弥补负极上因形成SEI膜而造成的锂损失。锂离子电池补锂技术已经被广泛研究，目前已经公开的补锂方式有很多，主要包括正极补锂和负极补锂两大类别。对于负极补锂的研究开始的较早，主要包括基于金属锂的物理方法补锂、自放电补锂、化学补锂、电化学补锂等多种补锂方式，基于金属锂的补锂技术较为成熟，其中锂粉和锂箔使用较为广泛，然而，由于金属锂的物化性质非常敏感，且预锂化的精确度仍然非常难以控制，相应的预锂化操作都必须在极度严格的惰性氛围下进行，这对大规模的应用来说是难以实现的。因此，探索新的预锂化技术来解决由锂金属引发的各种问题是十分有必要的。
[0004]近年来正极预锂化技术开始受到人们的广泛关注，为补锂技术实现商业化应用提供了一种新的解决思路。正极补锂技术较负极补锂安全性好，操作简单，但是缺点是正极补锂添加剂会导致正极活性物质占比下降，且补锂后产气或者有固体残留，对电池性能造成不好的影响。
[0005]因此，如何得到一种更为适宜的补锂材料，特别是针对于正极补锂的补锂剂，具有较好的补锂效果，解决上述现在的补锂剂存在的问题，已成为业内诸多一线研究人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种链状补锂化合物及其合成方法、锂离子电池。本专利技术提供的链状补锂化合物，不仅能够实现对锂离子电池有效补锂，同时兼具成本低、安全性
高、合成简单，补锂后不影响电池后续循环、补锂后产物可溶于电解液中充当电解液添加剂的优点。
[0007]本专利技术提供了一种链状补锂化合物，具有式(I)所示结构：
[0008][0009]其中，n为聚合度。
[0010]优选的，所述0≤n≤5；
[0011]所述链状补锂化合物具有式(1)～(4)所示的结构中的一种：
[0012][0013]优选的，所述链状补锂化合物为正极补锂材料；
[0014]所述正极包括锂离子电池正极；
[0015]所述链状补锂化合物与所述锂离子电池正极中正极活性材料的质量比为(1～10)：(70～80)。
[0016]本专利技术提供了一种如上述技术方案任意一项所述的链状补锂化合物的合成方法，包括以下步骤：
[0017]1)将具体式(II)结构的链状原料和锂源溶于溶剂中，进行反应后，，得到链状补锂化合物；
[0018][0019]其中，n为聚合度。
[0020]优选的，所述0≤n≤5；
[0021]所述链状原料和锂源的摩尔比为1:(3.1～3.4)；
[0022]所述锂源包括氢化锂、氮化锂和正丁基锂中的一种或多种。
[0023]优选的，所述溶剂包括醚类溶剂、苯和甲苯中的一种或多种；
[0024]所述反应的时间为5～24小时；
[0025]所述反应后还包括过滤和/或干燥步骤。
[0026]优选的，所述干燥的方式包括真空干燥；
[0027]所述干燥的时间为2～12小时；
[0028]所述干燥的温度为60～150℃。
[0029]本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和非水锂离子电池电解液；
[0030]所述正极上含有上述技术方案任意一项所述的链状补锂化合物或上述技术方案任意一项所述的合成方法合成的链状补锂化合物。
[0031]优选的，所述正极包括正极活性材料、链状补锂化合物、导电剂和粘结剂；
[0032]所述正极活性材料包括钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂和钛酸锂中的一种或多种；
[0033]所述导电剂包括导电碳黑、碳纤维、乙炔黑、科琴黑、石墨烯和碳纳米管中的一种或多种；
[0034]所述粘结剂包括聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯
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六氟丙烯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的一种或多种。
[0035]优选的，所述正极以链状补锂化合物、正极活性材料、导电剂和粘结剂为整体计，所述正极活性材料的质量含量为70％～80％；
[0036]所述正极以链状补锂化合物、正极活性材料、导电剂和粘结剂为整体计，所述导电剂的质量含量为1％～10％；
[0037]所述正极以链状补锂化合物、正极活性材料、导电剂和粘结剂为整体计，所述粘结剂的质量含量为1％～10％；
[0038]所述正极以链状补锂化合物、正极活性材料、导电剂和粘结剂为整体计，所述链状补锂化合物的质量含量为1％～10％。
[0039]本专利技术提供了一种链状补锂化合物，具有式(I)所示结构。与现有技术相比，本专利技术针对锂离子电池预锂化这一领域，特别设计了一种具有特定结构的链状补锂化合物，用于锂离子电池预锂化。该链状补锂化合物的结构中，
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OLi基团用于锂离子电池补锂，
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CN基团是链状补锂化合物补锂后进入电解液后发挥作用，
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CN基团与正极材料中的过渡金属有
较强的络合作用，从而在锂离子电池正极表面形成一层膜，抑制过渡金属离子溶出，保护正极。
[0040]本专利技术公开的链状补锂化合物属于正极补锂，使用方法简单，在正极极片制备浆料过程中与正极材料活性物质一起加入即可，该链状补锂化合物可以提升锂离子电池首次充放电比容量，完成补锂后的产物可溶于电解液中，且补锂后产物可作为电解液添加剂使用，能够在正极形成保护膜，改善电池循环性能。本专利技术提供的链状补锂化合物的合成方法简单，且补锂过程明确，由于含有3个
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种链状补锂化合物，其特征在于，具有式(I)所示结构：其中，n为聚合度。2.根据权利要求1所述的链状补锂化合物，其特征在于，所述0≤n≤5；所述链状补锂化合物具有式(1)～(4)所示的结构中的一种：3.根据权利要求1所述的链状补锂化合物，其特征在于，所述链状补锂化合物为正极补锂材料；所述正极包括锂离子电池正极；所述链状补锂化合物与所述锂离子电池正极中正极活性材料的质量比为(1～10)：(70～80)。4.一种如权利要求1～3任意一项所述的链状补锂化合物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将具体式(II)结构的链状原料和锂源溶于溶剂中，进行反应后，，得到链状补锂化合物；
其中，n为聚合度。5.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于，所述0≤n≤5；所述链状原料和锂源的摩尔比为1:(3.1～3.4)；所述锂源包括氢化锂、氮化锂和正丁基锂中的一种或多种。6.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于，所述溶剂包括醚类溶剂、苯和甲苯中的一种或多种；所述反应的时间为5～24小时；所述反应后还包括过滤和/或干燥步骤。7.根据权利要求6所述的合成方法，其特征在于，所述干燥的方式包括真空干燥；所述干燥的时间为2～12小时；所述干燥的温度为60～150℃。8.一种锂离子电池，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹雪晗，谢芳，郑奇，
申请(专利权)人：山东海科创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：