补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法，属于二次电池技术领域，所述正极补锂剂包括铜酸锂和包覆层。其中，铜酸锂中掺杂金属元素；包覆层包覆于所述铜酸锂颗粒表面，所述包覆层为碳材料。本发明专利技术补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法，兼顾了生产成本低和材料稳定性好的优点，该材料对空气湿度不敏感，能够在空气环境中稳定存在，方便在电池生产制造时实际应用。方便在电池生产制造时实际应用。方便在电池生产制造时实际应用。

【技术实现步骤摘要】
补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及二次电池
，具体涉及一种补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池的首周充电过程中，会在负极表面形成固态电解质界面(SolidElectrolyte Interface，简称SEI)，这会消耗正极中的活性锂，导致不可逆容量损失，目前使用最广泛的石墨负极的不可逆容量损失可达10％，而对于具有高比容量的硅基和锡基负极，该不可逆容量损失甚至高达30％以上，这意味着从正极材料脱出的Li
+
部分被不可逆消耗，锂的损失会导致电池容量降低、库伦效率降低、循环性能变差。使用补锂的方法可使这部分的不可逆容量损失得到恢复，补锂方法可分为正极补锂和负极补锂。而正极补锂具有工艺简单、价格低廉和高的安全性等优点，近年来受到了广泛的关注。
[0003]当前，常规的正极补锂剂包括，以Li2O、Li2O2、Li2S、Li3N为代表的二元含锂化合物，以Li2NiO2、Li5FeO4、Li6CoO4为代表的三元含锂化合物，和以Li2DHBN、Li2C2O4为代表的有机含锂化合物。其中，以Li2NiO2和Li5FeO4最多应用在实际生产制造中，然而这两款材料Li2NiO2、Li5FeO4对于环境适应性很差，在空气环境中非常容易吸水受潮而变质，在实际应用时对电池制程环境要求极高。
[0004]因此，需要设计一种补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法，从而解决上述问题。

技术实现思路

>[0005]鉴于以上现有技术的缺点，本专利技术提供了一种补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法，能够兼顾材料性能稳定和生产成本，从而解决现有技术常用的正极补锂剂材料性能不稳定，在空气环境下容易受潮变质，对电池制程环境要求苛刻的技术问题。
[0006]为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提供一种正极补锂剂，所述正极补锂剂包括铜酸锂和包覆层。
[0007]其中，铜酸锂中掺杂金属元素；包覆层包覆于所述铜酸锂颗粒表面，所述包覆层为碳材料。
[0008]在本专利技术一示例中，所述铜酸锂的化学式为Li2Cu1‑
x
M
x
O2，0.01≤x≤0.5，其中，所述M元素包括Fe、Ni、Mn、Co、Al、Ti、Mg、V、Cr中的一种或多种。
[0009]在本专利技术一示例中，所述碳材料在所述正极补锂剂中的质量百分含量为3％至6％；所述碳材料包括碳纳米管、石墨烯、石墨炔、碳纤维、乙炔黑、导电炭黑、软碳、硬碳中的一种或多种。
[0010]本专利技术另一方面提供一种正极补锂剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将锂源、铜源和掺杂金属源均匀混合，并进行一次烧结获得掺杂金属元素的铜酸锂；将所述铜酸锂与碳材料均匀混合，并进行二次烧结使所述碳材料包覆于所述铜酸锂表面，获得正
极补锂剂。
[0011]在本专利技术一示例中，所述锂源和铜源、掺杂金属源混合的摩尔比例为40:(10～20):(1～10)；所述铜酸锂与碳材料混合的质量比为(94～97):(3～6)。
[0012]在本专利技术一示例中，所述锂源包括LiF、Li2O、LiOH、Li2CO3、LiNO3、Li2C2O4、LiCH3COO中的至少一种。中的至少一种。
[0013]在本专利技术一示例中，所述掺杂金属元素源为包含Fe、Ni、Mn、Co、Al、Ti、Mg、V、Cr中至少一种金属元素的金属粉末、氧化物、氢氧化物、无机盐或有机盐。
[0014]在本专利技术一示例中，所述一次烧结的温度为500℃至950℃，所述第一次烧结的时间为18至24小时；所述二次烧结温度为80℃至100℃，所述二次烧结时间为18至24小时。
[0015]本专利技术还提供一种正极极片，所述正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料和上述任一项示例所述的正极补锂剂，或者上述任一项示例所述制备方法制备得到的正极补锂剂。
[0016]本专利技术还提供一种电化学装置，所述电化学装置包括负极极片、隔膜、电解液和上述任一项示例所述的正极极片。
[0017]本专利技术中补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法，采用铜酸锂作为正极补锂剂材料，铜酸锂材料理论克容量高达490mAh/g，首次充电平台在3.0V
‑
3.5V，放电平台低于3V，在电池首次充电时，能够在正极极片上先于正极活性材料释放锂离子，以弥补负极极片表面形成SEI膜的损失，达到补锂效果。
[0018]综上，相比于目前常用的三款正极补锂剂：Li2NiO2、Li5FeO4、Li6CoO4，铜酸锂作为正极补锂剂材料，兼顾了生产成本低和材料稳定性好的优点，该材料对空气湿度不敏感，能够在空气环境中稳定存在，方便在电池生产制造时实际应用。所以，本专利技术有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术一实施例中正极补锂剂材料的一扫描电镜测试图。
[0021]图2为本专利技术一实施例中正极补锂剂材料的一扫描电镜测试图。
[0022]图3为本专利技术一实施例中正极补锂剂材料的一扫描电镜测试图。
[0023]图4为本专利技术一实施例中正极补锂剂材料的一扫描电镜测试图。
[0024]图5为本专利技术一实施例中正极补锂剂材料的一扫描电镜测试图。
[0025]图6为本专利技术中正极补锂剂制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0026]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离
本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
[0027]须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0028]本专利技术提供了一种正极补锂剂，所述正极补锂剂用于制作电化学装置的正极极片。电化学装置通常包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜以及相应的连通辅件和回路。所述正、负极材料可以脱嵌锂离子实现能量的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极补锂剂，其特征在于，包括：铜酸锂，所述铜酸锂中掺杂有金属元素；包覆层，其包覆于所述铜酸锂颗粒表面，所述包覆层为碳材料。2.根据权利要求1所述正极补锂剂，其特征在于，所述铜酸锂的化学式为Li2Cu1‑
x
M
x
O2，0.01≤x≤0.5，其中，所述M元素包括Fe、Ni、Mn、Co、Al、Ti、Mg、V、Cr中的一种或多种。3.根据权利要求1所述正极补锂剂，其特征在于，所述碳材料在所述正极补锂剂中的质量百分含量为3％至6％；和/或，所述碳材料包括碳纳米管、石墨烯、石墨炔、碳纤维、乙炔黑、导电炭黑、软碳、硬碳中的一种或多种。4.一种权利要求1至3任一项所述正极补锂剂的制备方法，其特征在于，包括：将锂源、铜源和掺杂金属源均匀混合，并进行一次烧结获得掺杂金属元素的铜酸锂；将所述铜酸锂与碳材料均匀混合，并进行二次烧结使所述碳材料包覆于所述铜酸锂表面，获得正极补锂剂。5.根据权利要求4所述正极补锂剂的制备方法，其特征在于，所述锂源和铜源、掺杂金属源混合的摩尔比例为40:(10～20):...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍文，齐士博，刘祥哲，郭永兴，易四勇，涂操，张涵，王凯，盛鹏飞，陈建鹏，詹孝军，于晟，
申请(专利权)人：江苏耀宁新能源创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：