本发明专利技术公开了一种锂离子电池正极补锂材料、锂离子电池正极极片和锂离子电池。正极补锂材料的制备包括：S1将铁源、锂源混合，得铁酸锂前驱体；S2将前驱体在惰性气氛下烧结，得铁酸锂烧结料：S3将烧结料粉碎，得粉碎料；S4将粉碎料与石墨混合研磨后烧结，粉碎。正极极片的制备包括：S5将正极补锂材料与导电剂、粘结剂和溶剂混合，得铁酸锂混合浆料；S6将磷酸铁锂与导电剂、粘结剂和溶剂混合，得磷酸铁锂混合浆料；S7将铁酸锂混合浆料呈点阵列均匀涂覆在正极集流体上，烘干；S8将磷酸铁锂混合浆料涂覆在集流体上，烘干。本发明专利技术将铁酸锂与石墨以特殊方法混合，所得铁酸锂成品具有更高电子电导率，电池发热更小；利用特殊涂布方式，改善了电池性能。电池性能。电池性能。
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极补锂材料、锂离子电池正极极片和锂离子电池
[0001]本专利技术涉及锂离子电池材料
，尤其涉及一种锂离子电池正极补锂材料、锂离子电池正极极片和锂离子电池。
技术介绍
[0002]锂电池电池主要材料有正负极材料、电解液和隔膜，一般而言，正极材料在锂离子电池产品的组成成分占据着核心地位，正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料，目前已开发多种正极材料，如LiCoO2，LiMn2O4，LiNiO2和LiFePO4，但这些正极材料本身都存在许多缺陷，钴酸锂价格昂贵，LiMn2O4存在着严重的容量衰减问题，特别足在高温环境下，衰减更为严重，LiFePO4成本低廉、放电平稳、热稳定性好、环境友好、但磷酸铁锂软包电池首效较低，提高首效的同时也就是提高电池容量。
[0003]在电池的首次充电过程中，由于负极片表面形成的固体电解质界面膜(SEI膜)会消耗部分从正极片迁移过来的Li+，由此造成正极材料中Li+的损失，造成电池首次效率的降低，从而降低了电池的容量。特别是当负极片中的活性物质为合金材料(如硅合金和锡合金等)时表现得尤为明显，所以为了提高电池的首次效率，补锂技术的应用显得尤为迫切。
[0004]目前最为常见的补锂技术分为负极补锂和正极补锂，其中负极补锂技术主要采用锂粉和锂箔等工艺补充负极在首次充电过程中不可逆容量损失，该方法工艺条件严苛，投资大，并且金属锂的使用造成较大的安全风险。而正极补锂技术主要是将补锂材料在混料工艺中加入，无需改变电池的工艺、设备。铁酸锂材料理论充电比容量高达700mAh/g以上，而放电比容量很小，可以补充锂电池首次充放电中Li+的损失。一方面，铁酸锂材料本身未经处理后掺入正极材料会导致电池电阻变大，电池首放容量变低，首充容量提升也非常有限；另一方面，现有的锂离子电池正极的首充容量受主材的限制很大，电池循环性能还要有进一步的提升，首放容量也有待提升即需提升电池整体容量。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种锂离子电池正极补锂材料、锂离子电池正极和锂离子电池，一方面，通过将铁酸锂与石墨以特殊方法混合得到的锂离子电池正极补锂材料的电阻更小，电池发热更小，另一方面，在制备锂离子电池正极的过程中采用特殊的涂布方式，进一步改善了电池性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种锂离子电池正极补锂材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1、将铁源、锂源混合，得到铁酸锂前驱体；
[0009]S2、将所述铁酸锂前驱体在惰性气氛下进行烧结，得到铁酸锂烧结料：
[0010]S3、将所述铁酸锂烧结料进行粉碎，得到铁酸锂粉碎料；
[0011]S4、将所述铁酸锂粉碎料与石墨的混合料研磨后在惰性气氛下进行烧结，粉碎，得
到所述锂离子电池正极补锂材料。
[0012]上述的锂离子电池正极补锂材料的制备方法中，所述铁源为氧化铁、草酸铁中的一种或两种；
[0013]所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、氧化锂中的一种或多种；
[0014]所述铁源和所述锂源的摩尔比为Fe：Li＝1：(5～7)，如1：(5～6)、1：(5～5.5)、1：(6～7)、1：(5.5～7)、1：(5.5～6)、1：5、1：7、1：5.5或1：6；
[0015]所述混合在高混机中进行，转速为10000～15000rpm，如10000～12000rpm、12000rpm～15000rpm、10000rpm、15000rpm或12000rpm，混合时间为3～5h，如3h或5h；
[0016]步骤S2中所述烧结在匣钵中进行，装钵厚度为1～2厘米，且切成顶面面积为9～25平方厘米的方块，如装钵厚度为1厘米，且切成9～10、9或10平方厘米的方块、装钵厚度为2厘米，且切成25平方厘米的方块；
[0017]所述S2中所述烧结的温度为800～900℃，如800～850℃、850～900℃、800℃、850℃或900℃，保温时间为25～40小时，如25～30小时、30～40小时、25小时、30小时或40小时；
[0018]步骤S2中所述烧结的升温速率为3～5℃/min，如3～4℃/min、4～5℃/min、3℃/min、4℃/min或5℃/min；
[0019]步骤S2中所述惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛。
[0020]上述的锂离子电池正极补锂材料的制备方法中，步骤S3中所述铁酸锂粉碎料的D50为5～10微米，如5～8微米、8～10微米、5微米、8微米或10微米；
[0021]所述铁酸锂粉碎料在所述铁酸锂粉碎料与石墨的混合料中的质量百分含量为95％～98％，如95％～97％、95％、97％、98％；
[0022]所述研磨在行星球磨机中进行，转速为300～500rpm，如300～450rpm、300～400rpm、400～500rpm、400～450rpm、450～500rpm、300rpm、500rpm、400rpm或450rpm，研磨时间为3～5小时，如3小时、5小时或4小时；
[0023]步骤S4中所述烧结的温度为400～500℃，如400℃、450℃、500℃，保温3～5小时，如3小时、4小时或5小时；
[0024]步骤S4中所述烧结的升温速率为3～5℃/min，如3℃/min、4℃/min或5℃/min；
[0025]步骤S4中所述惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛；
[0026]步骤S4还包括在完成烧结后将烧结料重复进行研磨和烧结的步骤，并在重复3～5次(如3次、4次或5次)后进行所述粉碎；
[0027]所述锂离子电池正极补锂材料的D50为3～6微米，如3微米、6微米。
[0028]第二方面，本专利技术提供上述任一项所述的锂离子电池正极补锂材料的制备方法制备得到的锂离子电池正极补锂材料。
[0029]第三方面，本专利技术提供一种锂离子电池正极极片的制备方法，包括如下步骤：
[0030]S5、将上述任一项所述的制备方法制备得到的锂离子电池正极补锂材料或所述的锂离子电池正极补锂材料与导电剂、粘结剂和溶剂混合，得到铁酸锂混合浆料；
[0031]S6、将磷酸铁锂与导电剂、粘结剂和溶剂混合，得到磷酸铁锂混合浆料；
[0032]S7、将所述铁酸锂混合浆料呈点阵列均匀涂覆在正极集流体上，烘干；
[0033]S8、将所述磷酸铁锂混合浆料涂覆在步骤S7得到的集流体上，烘干，得到所述锂离子电池正极极片。
[0034]上述的锂离子电池正极的制备方法中，步骤S5和步骤S6中所述导电剂为导电炭黑(super p、ECP等)、石墨(KS
‑
6、KS
‑
15)、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种；
[0035]步骤S5和步骤S6中所述粘结剂为聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纤维素(CMC)、丁苯橡胶(SBR)中的一种或多种；
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极补锂材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将铁源、锂源混合，得到铁酸锂前驱体；S2、将所述铁酸锂前驱体在惰性气氛下进行烧结，得到铁酸锂烧结料：S3、将所述铁酸锂烧结料进行粉碎，得到铁酸锂粉碎料；S4、将所述铁酸锂粉碎料与石墨的混合料研磨后在惰性气氛下进行烧结，粉碎，得到所述锂离子电池正极补锂材料。2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极补锂材料的制备方法，其特征在于：所述铁源为氧化铁、草酸铁中的一种或两种；所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、氧化锂中的一种或多种；所述铁源和所述锂源的摩尔比为Fe：Li＝1：(5～7)；所述混合在高混机中进行，转速为10000～15000rpm，混合时间为3～5h；步骤S2中所述烧结在匣钵中进行，装钵厚度为1～2厘米，且切成顶面面积为9～25平方厘米的方块；所述S2中所述烧结的温度为800～900℃，保温时间为25～40小时；步骤S2中所述烧结的升温速率为3～5℃/min。3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极补锂材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述铁酸锂粉碎料的D50为5～10微米；所述铁酸锂粉碎料在所述铁酸锂粉碎料与石墨的混合料中的质量百分含量为95％～98％；所述研磨在行星球磨机中进行，转速为300～500rpm，研磨时间为3～5小时；步骤S4中所述烧结的温度为400～500℃，保温3～5小时；步骤S4中所述烧结的升温速率为3～5℃/min；步骤S4还包括在完成烧结后将烧结料重复进行研磨和烧结的步骤，并在重复3～5次后进行所述粉碎；所述锂离子电池正极补锂材料的D50为3～6微米。4.权利要求1
‑
3中任一项所述的锂离子电池正极补锂材料的制备方法制备得到的锂离子电池正极补锂材料。5.一种锂离子电池正极极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S5、将权利要求1
‑
3中任一项所述的制备方法制备得到的锂离子电池正极补锂材料与导电剂、粘结剂和溶剂混合，得到铁酸锂混合浆料；S6、将磷酸铁锂与导电剂、粘结剂和溶剂混合，得到磷酸铁锂混合浆料；S7、将所述铁酸锂混合浆料呈点阵列均匀涂覆在正极集流体上，烘干；S8、将所述磷酸铁锂混合浆料涂覆在步骤S7得到的集流体上，烘干，得到所述锂离子电池正极极片。6.根据权利要求5所述的锂...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚杰，刘蓓，孙浩，王旭，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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