补锂材料及其制备方法、正极极片及二次电池技术

本申请提供一种补锂材料及其制备方法、正极极片及二次电池。补锂材料包括富锂材料和碳纳米材料，富锂材料内镶嵌碳纳米材料。本申请中提供的补锂材料导电性良好，且碳纳米材料与富锂材料的结合力较强，补锂材料较为稳定，补锂材料可有效提高电池的能量密度。锂材料可有效提高电池的能量密度。锂材料可有效提高电池的能量密度。

【技术实现步骤摘要】
补锂材料及其制备方法、正极极片及二次电池


[0001]本申请涉及电池
，特别涉及一种补锂材料及其制备方法、正极极片及二次电池。

技术介绍

[0002]电池例如锂离子二次电池在首次充放电过程中，电池负极的表面会产生大量的固体电解质界面膜(SEI膜)，消耗电池中有限的锂离子和电解液，造成不可逆容量损失，导致锂离子二次电池的库伦效率降低，直接影响锂离子二次电池的循环寿命和能量密度。目前，可以通过正极补锂的方法消除这部分不可逆容量的损失，提高电池能量密度及其他电性能。然而，现有的补锂材料存在导电性差的问题，不利于补锂材料工业化生产。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种补锂材料及其制备方法、正极极片及二次电池。
[0004]第一方面，本申请提供一种补锂材料，所述补锂材料包括富锂材料和碳纳米材料，所述富锂材料内镶嵌所述碳纳米材料。
[0005]本申请中，碳纳米材料具有良好的导电性，以提高补锂材料的导电性。同时，碳纳米材料嵌设至富锂材料，碳纳米材料与富锂材料的结合力较强，碳纳米材料可以稳定的固定于富锂材料内，在补锂材料在使用过程中，碳纳米材料不易被剥离，可以更好地发挥提高补锂材料导电性的作用，从而可有效提高电池的能量密度。
[0006]在一种实施方式中，所述富锂材料沉积于所述碳纳米材料的外表面。
[0007]在一种实施方式中，所述碳纳米材料围设有容置空间，部分所述富锂材料沉积于所述碳纳米材料的外表面，部分所述富锂材料嵌设于所述容置空间内。
[0008]在一种实施方式中，所述富锂材料形成包覆层，包覆于至少部分所述碳纳米材料的外表面。
[0009]在一种实施方式中，所述包覆层的厚度范围为：4μm
‑
20μm；和/或，所述包覆层的厚度大于所述碳纳米材料的直径或长度。
[0010]在一种实施方式中，每个所述补锂材料的颗粒中包括多个所述碳纳米材料，所述多个碳纳米材料分散至所述富锂材料内。
[0011]在一种实施方式中，部分所述碳纳米材料位于所述补锂材料颗粒的外表面；和/或，至少部分碳纳米材料自所述补锂材料内伸出至所述补锂材料外。
[0012]在一种实施方式中，所述富锂材料与所述补锂材料的质量比为80％
‑
99％。
[0013]在一种实施方式中，所述碳纳米材料与所述富锂材料的质量比为1％～25％。
[0014]在一种实施方式中，所述碳纳米材料为碳纳米管，所述碳纳米管的长径比为10
‑
100。
[0015]在一种实施方式中，所述碳纳米管的直径为20nm
‑
80nm。
[0016]在一种实施方式中，所述碳纳米管的长度为0.2μm
‑
2μm。
[0017]在一种实施方式中，所述补锂材料由中间体锂化而得，所述中间体由富锂材料前驱体在所述碳纳米材料的骨架上沉积而成，所述富锂材料前驱体锂化获得所述富锂材料。
[0018]在一种实施方式中，所述富锂材料的结构通式为Li
1+x
A
y
O
z
，其中，0＜x＜10，0＜y＜6，0＜z＜13，A为Ni、Co、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti、Zr、Nb、Mo中的一种或多种。
[0019]在一种实施方式中，所述碳纳米材料包括碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米球和石墨烯中的至少一种。
[0020]在一种实施方式中，所述补锂材料的粒径满足：4μm≤D50≤20μm。
[0021]在一种实施方式中，所述补锂材料的比表面积为0.5m2/g
‑
30m2/g。
[0022]第二方面，本申请提供一种补锂材料的制备方法，所述补锂材料的制备方法包括：
[0023]将碳纳米材料溶液、金属溶液加入反应器，同时调节反应器内溶液pH为碱性，获得中间体；
[0024]将所述中间体与锂源混合，在惰性气氛下烧结，获得补锂材料。
[0025]第三方面，本申请提供一种正极极片，所述正极极片包括如上所述的补锂材料，或包括如上所述的补锂材料的制备方法制备得到的补锂材料。
[0026]第四方面，本申请提供一种二次电池，所述二次电池包括负极极片、隔膜和如上所述的正极极片。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图进行说明。
[0028]图1为本申请一实施方式提供的补锂材料的示意图；
[0029]图2为本申请一实施方式提供的补锂材料的示意图；
[0030]图3为本申请一实施方式提供的补锂材料的示意图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0032]本文中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0033]此外，本文中，“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的结构示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据结构所放置的方位的变化而相应地发生变化。
[0034]为方便理解，下面先对本申请实施例所涉及的英文简写和有关技术术语进行解释和描述。
[0035]SEI膜：指Solid Electrolyte Interphase，即固体电解质界面膜。
[0036]电池例如锂离子二次电池在首次充放电过程中，电池负极的表面会产生大量的固体电解质界面膜(SEI膜)，消耗电池中有限的锂离子和电解液，使得锂离子的容量大幅降
低，造成不可逆容量损失。在首次放电时，从负极脱嵌出的锂离子远小于充电时从正极脱嵌的锂离子，导致锂离子二次电池的库伦效率降低，直接影响锂离子二次电池的循环寿命和能量密度。针对这一问题，通常可以通过正极补锂的方法消除这部分不可逆容量的损失，提高电池能量密度及其他电性能。然而，现有的补锂材料存在导电性差的问题，不利于补锂材料的推广应用，限制了锂离子二次电池性能的提升。
[0037]本申请提供一种补锂材料1，补锂材料1应用在电池正极上，使正极预锂化，在电池工作之前向电池内部增加锂以补充锂离子。在一实施方式中，补锂材料1应用时，可将补锂材料涂布至电池正极极片的外表面上，或者补锂材料1嵌合至电池正极极片的外表面。在其他实施方式中，也可以在电池正极极片的制备过程中，添加补锂材料1，使补锂材料1分散至电池正极极片的外表面及内部。
[0038]请参阅图1，图1为本申请一实施方式提供的补锂材料1的示意图。本申请提供一种补锂材料1，补锂材料1包括富锂材料10和碳纳米材料11，富本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种补锂材料，其特征在于，所述补锂材料包括：富锂材料；碳纳米材料，所述富锂材料内镶嵌所述碳纳米材料。2.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述富锂材料沉积于所述碳纳米材料的外表面；和/或，所述碳纳米材料围设有容置空间，部分所述富锂材料沉积于所述碳纳米材料的外表面，部分所述富锂材料嵌设于所述容置空间内。3.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述富锂材料形成包覆层，包覆于至少部分所述碳纳米材料的外表面。4.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述包覆层的厚度范围为：4μm
‑
20μm；和/或，所述包覆层的厚度大于所述碳纳米材料的直径或长度。5.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，每个所述补锂材料的颗粒中包括多个所述碳纳米材料，所述多个碳纳米材料分散至所述富锂材料内。6.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，部分所述碳纳米材料位于所述补锂材料颗粒的外表面；和/或，至少部分碳纳米材料自所述补锂材料内伸出至所述补锂材料外。7.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述富锂材料与所述补锂材料的质量比为80％
‑
99％；和/或，所述碳纳米材料与所述富锂材料的质量比为1％～25％。8.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述富锂材料的结构通式为Li
1+x
A
y
O
z
，其中，0＜x＜10，0＜y＜6，0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张顺心，万远鑫，孔令涌，裴现一男，陈心怡，谭旗清，
申请(专利权)人：曲靖德方创界新能源科技有限公司佛山市德方创界新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：