正极补锂材料及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种正极补锂材料及其制备方法和锂离子电池，所述正极补锂材料为表面包覆硼酸铝的Li6CoO4。与Li6CoO4相比，表面包覆硼酸铝的Li6CoO4，在应用到锂离子电池中后，可以显著地提升锂离子电池的首次放电克容量和循环性能，从而改善了Li6CoO4的电化学性能。的电化学性能。的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
正极补锂材料及其制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种正极补锂材料及其制备方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池技术的快速发展使得锂离子电池在便携式电子产品、电动工具、医疗设备和电动汽车领域得到广泛的应用。随着人们生活水平的提高，对于锂电池的电性能和安全性能要求也越来越高。锂离子电池的电性能主要取决于正负极材料，发展高能量密度的正负极材料是当前的研究重点之一。为了提高电池的能量密度，人们研究最多的是补锂技术，补锂技术能够提前在材料体系中引入额外的活性锂源，弥补在全电池首次充电过程中形成SEI膜消耗的不可逆锂。
[0003]目前常见的补锂技术分正极补锂和负极补锂两大类，在负极补锂方面，如CN110400985A公开了一种锂离子电池负极补锂复合膜及其制备方法和应用，此方法采用有机粘结剂与金属锂复合制备成补锂复合膜，然后加入到负极进行补锂。但是，由于金属锂粉或者锂箔十分活泼，安全性难以控制。因此，开发一种安全简便的补锂方法是十分必要的。
[0004]正极补锂相对于负极补锂而言，安全性更高，可操作性更强，设备兼容性更高。选择含锂量高、可逆容量很低的正极活性材料与传统正极活性材料按照一定比例混合并作为全新正极活性材料用于电池的组装的正极补锂添加剂补锂方法逐渐成为研究热点。Li6CoO4是一种反萤石结构的富锂过渡金属氧化物，具有非常高的比容量，其首次充放电效率很低，能最大限度得脱锂并补充不可逆容量的损失，有着巨大的应用潜力。但由于Li6CoO4的稳定性较差，严重影响Li6CoO4的电化学性能和应用，因此，如何改善Li6CoO4的电化学性能是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供了一种正极补锂材料及其制备方法和锂离子电池，与Li6CoO4相比，表面包覆硼酸铝的Li6CoO4，在应用到锂离子电池中后，可以显著地提升锂离子电池的首次放电克容量和循环性能，从而改善了Li6CoO4的电化学性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种正极补锂材料，所述正极补锂材料为表面包覆硼酸铝的Li6CoO4。
[0008]与Li6CoO4相比，表面包覆硼酸铝的Li6CoO4，在应用到锂离子电池中后，可以显著地提升锂离子电池的首次放电克容量和循环性能，从而改善了Li6CoO4的电化学性能。
[0009]上述正极补锂材料中，作为一种优选实施方式，所述硼酸铝与所述Li6CoO4的质量比为1：(9～100)，例如可以为1：9、1：20、1：40、1：60、1：80或1:100等。
[0010]第二方面，本专利技术提供了一种根据第一方面所述的正极补锂材料的制备方法，包
括以下步骤：
[0011]S1、将第一钴源和第一锂源混合均匀后经煅烧得到Li6CoO4；
[0012]S2、将所述Li6CoO4与所述硼酸铝混合均匀后经烧结得到所述正极补锂材料。
[0013]这里，所述正极补锂材料为表面包覆硼酸铝的Li6CoO4补锂材料。
[0014]本专利技术提供的制备方法安全可靠，易于产业化大批量生产。
[0015]上述正极补锂材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S1中，将第一钴源和第一锂源混合均匀后经煅烧、过筛得到Li6CoO4，其中，所述过筛的筛网的目数为300～500目(例如300目、400目、500目)，优选为400目。
[0016]上述正极补锂材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述第一钴源包括Co3O4、CoO中的至少一种，优选地，所述第一钴源为微米级CoO，所述微米级CoO的粒径为2～10μm(例如可以为2μm、4μm、6μm、8μm或10μm等)。
[0017]上述正极补锂材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述第一锂源包括LiOH
·
H2O、Li2CO3、LiNO3、Li2SO4、CH3COOLi中的至少一种。
[0018]上述正极补锂材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述第一钴源中Co元素与所述第一锂源中Li元素的摩尔比为1：(6.05～6.30)(例如，可以为1:6.05、1:6.10、1:6.20或1:6.30等)。
[0019]上述正极补锂材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S1中，所述混合方式为球磨混合，所述球磨过程所用转速为250
‑
1500rpm(例如，250rpm、300rpm、400rpm、500rpm、600rpm、700rpm、800rpm、900rpm、1000rpm、1100rpm、1200rpm、1300rpm、1400rpm或1500rpm等)，球磨时间为1
‑
6h(例如，1h、2h、3h、4h、5h或6h等)。
[0020]上述正极补锂材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S1中，所述煅烧的气氛为空气或者氧气气氛。
[0021]上述正极补锂材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S1中，煅烧温度为600
‑
900℃(例如，600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、900℃)，煅烧时间为10
‑
20h(例如，10h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h)。
[0022]上述正极补锂材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S1中，在所述煅烧过程中，从室温升温至所述煅烧温度的速率为2～5℃/min(例如，2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min)。
[0023]上述正极补锂材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述硼酸铝与所述Li6CoO4的质量比为1：(9～100)，例如可以为1：9、1：20、1：40、1：60、1：80或1:100等。
[0024]上述正极补锂材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S2中，所述混合方式为球磨混合，所述球磨过程所用转速为200
‑
1000rpm(例如，200rpm、400rpm、500rpm、600rpm、700rpm、800rpm、900rpm、1000rpm)，球磨时间为1
‑
6h(例如，2h、3h、4h、5h)。
[0025]上述正极补锂材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S2中，所述烧结的气氛为氧气或空气气氛。
[0026]上述正极补锂材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S2中，所述烧结的温度为300～500℃(例如可以为300℃、400℃或500℃等)，所述烧结的时间为10～20h(例如可以为10h、12h、14h、16h或20h等)。
[0027]上述正极补锂材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S2中，将所述
Li6CoO4与所述硼酸铝混合均匀后经烧结、过筛得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极补锂材料，其特征在于，所述正极补锂材料为表面包覆硼酸铝的Li6CoO4。2.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，所述硼酸铝与所述Li6CoO4的质量比为1：(9～100)。3.一种根据权利要求1或2所述的正极补锂材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将第一钴源和第一锂源混合均匀后经煅烧得到Li6CoO4；S2、将所述Li6CoO4与所述硼酸铝混合均匀后经烧结得到所述正极补锂材料。4.根据权利要求3所述的正极补锂材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，将所述第一钴源和所述第一锂源混合均匀后经煅烧、过筛得到Li6CoO4，其中，所述过筛的筛网的目数为300～500目；和/或，所述第一钴源包括Co3O4、CoO中的至少一种；和/或，所述第一锂源包括LiOH
·
H2O、Li2CO3、LiNO3、Li2SO4、CH3COOLi中的至少一种；和/或，所述第一钴源中Co元素与所述第一锂源中Li元素的摩尔比为1：(6.05～6.30)；和/或，在步骤S1中，所述混合方式为球磨混合，所述球磨过程所用转速为250
‑
1500rpm，球磨时间为1
‑
6h；和/或，在步骤S1中，所述煅烧的气氛为空气或者氧气气氛；和/或，在步骤S1中，煅烧温度为600
‑
900℃，煅烧时间为10
‑
20h；和/或，在步骤S1中，在所述煅烧过程中，从室温升温至所述煅烧温度的速率为2～5℃/min。5.根据权利要求3所述的正极补锂材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述混合方式为球磨混合，所述球磨过程所用转速为200
‑
1000rpm，球磨时间为1
‑
6h。6.根据权利要求3所述的正极补锂材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄龙，
申请(专利权)人：楚能新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：