一种正极补锂材料及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种正极补锂材料及其制备方法和应用，其中正极补锂材料包括富锂内核材料和第一壳层，所述第一壳层设在所述富锂内核材料的外表面，所述第一壳层的表面和/或内部嵌设有增强颗粒。本申请所述正极补锂材料，在富锂材料内核上包覆有含有增强颗粒的第一壳层，其中增强颗粒的设置一方面可以提升第一壳层的稳定性，防止因包覆层易被破坏而导致的补锂材料与电解液直接接触，另一方面可以提升补锂材料的离子迁移率。锂材料的离子迁移率。锂材料的离子迁移率。

【技术实现步骤摘要】
一种正极补锂材料及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及锂离子电池
，尤其涉及一种正极补锂材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其长的循环寿命和高比能量而在手机、电动汽车等设备中的应用备受关注。然而，在以石墨为负极的锂离子电池的第一次充电过程中，来自正极的10％活性锂被消耗以在负极表面上形成固体电解质相间层，从而降低了现有锂离子电池的比能量。为了解决这个问题，已经开展了许多来补偿锂离子电池第一循环中活性锂损失的研究。
[0003]硫化锂具有1166mAh/g高理论容量，是一种很有前途的正极补锂材料。然而，以硫化锂等为代表的富锂材料作为正极补锂材料，电子和离子电导率低，大粒径导致内部脱锂困难，同时该类材料对水的高敏感性也进一步限制了它们的应用。为解决上述问题，有必要通过改善封装技术促进硫化锂等富锂材料作为正极补锂材料的应用。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的一个目的在于提供一种正极补锂材料，在富锂材料内核上包覆有含有增强颗粒的第一壳层，其中增强颗粒的设置一方面可以提升第一壳层的稳定性，防止因包覆层易被破坏而导致的补锂材料与电解液直接接触，另一方面通过物理限域，制造纳米级富锂内核，可以提升补锂材料的离子迁移率。
[0005]本申请的另一个目的在于提供一种正极补锂材料的制备方法。
[0006]本申请的又一个目的在于提供一种富锂正极。
[0007]本申请的又一个目的在于提供一种二次电池。
[0008]为达到上述目的，本申请的第一方面实施例提出一种正极补锂材料，包括：
[0009]富锂内核材料；
[0010]第一壳层，所述第一壳层设在所述富锂内核材料的外表面，所述第一壳层的表面和/或内部嵌设有增强颗粒。
[0011]在本申请的一些实施例中，所述增强颗粒以紧密堆积的形式分布在其所在的第一壳层上。
[0012]在本申请的一些实施例中，所述增强颗粒包括二氧化硅纳米颗粒和纳米金属氧化物中的一种或多种。
[0013]在本申请的一些实施例中，所述增强颗粒的粒径范围为5
‑
50nm。
[0014]在本申请的一些实施例中，所述第一壳层为中空壳层。
[0015]在本申请的一些实施例中，所述第一壳层的内径范围为50
‑
500nm，所述第一壳层的外径范围为70
‑
570nm，且所述第一壳层的内径和外径的差不超过100nm。
[0016]在本申请的一些实施例中，所述富锂内核材料为可溶解再生的含锂化合物。
[0017]在本申请的一些实施例中，所述第一壳层的材质为碳材料或杂原子掺杂碳材料。
[0018]在本申请的一些实施例中，所述可溶解再生的含锂化合物包括硫化锂、磷化锂、溴化锂、碘化锂中的一种或多种。
[0019]在本申请的一些实施例中，所述的正极补锂材料还包括第二壳层，所述第二壳层包覆在所述第一壳层和所述增强颗粒的外表面。
[0020]在本申请的一些实施例中，所述第二壳层包括隔离封装层、离子导体封装层、电子导体封装层中的至少一层。
[0021]在本申请的一些实施例中，所述富锂内核材料、所有壳层材料、所述增强颗粒三者的质量比为80：(5
‑
10)：(10
‑
15)。
[0022]在本申请的一些实施例中，所述富锂内核材料直径为50
‑
500nm。
[0023]在本申请的一些实施例中，所述富锂内核材料外表面以外的部分构成包覆层，所述包覆层的厚度为50
‑
100nm。
[0024]为达到上述目的，本申请的第二方面实施例提出一种正极补锂材料的制备方法，包括：
[0025]采用模板牺牲法制备含有增强颗粒的第一壳层骨架；
[0026]采用浸渍法在所述含有增强颗粒的第一壳层骨架内部形成富锂材料，之后烧结，获得所述正极补锂材料。
[0027]在本申请的一些实施例中，所述采用模板牺牲法制备含有增强颗粒的第一壳层骨架，包括：
[0028]以高分子聚合物微球作为模板，通过第一壳层源材料包覆，共价接枝增强颗粒，浸泡去除所述模板。
[0029]为达到上述目的，本申请的第三方面实施例提出一种富锂正极，包括正极活性材料，所述正极活性材料包括本申请实施例的正极补锂材料或者本申请实施例的正极补锂材料的制备方法所制备的正极补锂材料。
[0030]为达到上述目的，本申请的第四方面实施例提出一种二次电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极为本申请实施例的富锂正极。
[0031]本申请实施例的正极补锂材料，可带来的有益效果为：
[0032](1)具有核壳结构——在富锂材料内核上包覆有含有增强颗粒的第一壳层，其中增强颗粒的设置一方面可以提升第一壳层的稳定性，防止因包覆层易被破坏而导致的补锂材料与电解液直接接触，另一方面可以通过物理限域，制造纳米级富锂内核，提升补锂材料的离子迁移率。
[0033](2)核壳结构还可以有效限制富锂内核材料颗粒的形貌大小，同时降低正极补锂材料富锂内核材料和水分的直接接触面积，从而减少副反应的发生。
[0034](3)选择碳材料或杂原子掺杂碳材料作为第一壳层，能够增强正极补锂材料的导电性，提高正极补锂材料的电池性能。
[0035]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0036]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得
明显和容易理解，其中：
[0037]图1为根据本申请一个实施例的正极补锂材料的结构示意图。
[0038]附图标记：
[0039]1‑
富锂内核材料；2
‑
第一壳层；3
‑
增强颗粒；4
‑
第二壳层。
具体实施方式
[0040]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0041]在申请中，数值范围的公开包括在整个范围内的所有值和进一步细分范围的公开，包括对这些范围给出的端点和子范围。
[0042]在申请中，所涉及的原材料、设备等，如无特殊说明，均为可通过商业途径或公知方法自制的原材料、设备；所涉及的方法，如无特殊说明，均为常规方法。
[0043]下面参考附图描述本申请实施例的一种正极补锂材料。
[0044]图1是根据本申请一个实施例的正极补锂材料的结构示意图。
[0045]如图1所示，本申请实施例的正极补锂材料，包括富锂内核材料1和第一壳层2，第一壳层2设在富锂内核材料1的外表面，第一壳层2的表面和/或内部嵌设有增强颗粒3。
[0046]本申请实施例的正极补锂材料，具有核壳本文档来自技高网...

【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，包括：富锂内核材料；第一壳层，所述第一壳层设在所述富锂内核材料的外表面，所述第一壳层的表面和/或内部嵌设有增强颗粒。2.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，所述增强颗粒以紧密堆积的形式分布在其所在的第一壳层上。3.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，所述增强颗粒包括二氧化硅纳米颗粒和纳米金属氧化物中的一种或多种；和/或，所述增强颗粒的粒径范围为5
‑
50nm。4.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，所述第一壳层为中空壳层；和/或，所述第一壳层的内径范围为50
‑
500nm，所述第一壳层的外径范围为70
‑
570nm，且所述第一壳层的内径和外径的差不超过100nm。和/或，所述富锂内核材料为可溶解再生的含锂化合物。5.根据权利要求4所述的正极补锂材料，其特征在于，所述第一壳层的材质为碳材料或杂原子掺杂碳材料；和/或，所述可溶解再生的含锂化合物包括硫化锂、磷化锂、溴化锂、碘化锂中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，还包括第二壳层，所述第二壳层包覆在所述第一壳层和所述增强颗粒的外表面。7.根据权利要求6所述的正极补锂材料，其特征在于，所述第二壳层包括隔离封装层、离子导体封装层、电子导体封装层...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢友森，万远鑫，孔令涌，裴现一男，
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：