复合富锂材料及其制备方法、正极和二次电池技术

本申请实施例提供一种复合富锂材料及其制备方法、正极和二次电池。该复合富锂材料包括富锂材料和负载在富锂材料上的配体，该配体包括有机螯合剂。以该复合富锂材料作为补锂添加剂，富锂材料中的锂离子有效的补充锂离子电池SEI膜形成过程消耗的锂离子，同时，配体中的有机螯合剂有效的螯合在锂离子电池的循环过程中正极材料所释放的过渡金属，避免了过渡金属对SEI膜的破坏，降低SEI膜修复消耗的锂离子，提高了锂离子电池的首充容量，并降低了循环过程中的容量衰减，提高了锂离子电池的寿命。命。命。

【技术实现步骤摘要】
复合富锂材料及其制备方法、正极和二次电池


[0001]本申请属于锂离子电池
，具体涉及一种复合富锂材料及其制备方法、正极和电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池在首次充电的过程中，负极材料与电解液固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于负极材料表面的固体电解质膜(solidelectrolyteinterface，SEI)，SEI膜的形成，会消耗电解液中的锂离子，导致正极材料中迁移出至电解液中的锂离子损失，进而导致锂离子电池的容量降低。此外，Ni、Co、Mn等元素是正极材料中的过渡金属，在锂离子电池循环的过程中，过渡金属溶解是一种普遍且难以避免的现象，过渡金属溶解于电解液中并迁移至负极表面，会对SEI膜造成破坏，SEI膜的修补过程会造成锂离子的进一步消耗，从而进一步导致锂离子电池循环过程中容量不断衰减。
[0003]现有技术中，通过锂源与镍、铁以及碳源等，经过混合、烧结等工艺制成补锂材料，将该补锂材料加入锂离子电池的正极中，该补锂材料能够释放锂离子，以补充SEI膜形成过程中消耗的锂离子。
[0004]经过烧结等工艺制备的正极补锂材料虽然能够补充电解液中的锂离子，但是依然无法防止正极材料中溶出的过渡金属离子对SEI膜的破坏，以及无法避免锂离子电池在循环过程中的容量衰减。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种富锂材料及其制备方法，以解决现有技术中锂离子电池正极补锂材料无法防止正极材料中溶出的过渡金属离子对SEI膜的破坏，以及无法避免锂离子电池在循环过程中的容量衰减的技术问题。同时，本申请还提供了一种正极和二次电池。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种复合富锂材料。该复合富锂材料包括富锂材料和负载在富锂材料上的配体，该配体包括有机螯合剂。
[0007]本申请实施例提供的复合富锂材料所含的富锂材料中富含锂，能够在首圈充电过程中尽可能一次性将全部锂离子释放出来，提高电池首效和整体电化学性能。在通过富锂材料对锂离子电池进行补锂的同时，本申请实施例提供的复合富锂材料所含的配体中的有机螯合剂对锂离子电池的正极材料在循环过程中释放的过渡金属离子进行螯合，形成螯合物，以抑制过渡金属离子的溶解，提高正极材料的结构稳定性，并进一步阻止过渡金属离子在负极片上沉积，即避免该些正极材料释放的过渡金属离子迁移至负极的表面对SEI膜造成破坏，从而提高电池的首次充放容量，同时减小锂离子电池循环过程中容量的衰减。
[0008]第二方面，本申请实施例提供了一种复合富锂材料的制备方法。该复合富锂材料的制备方法包括如下步骤：
[0009]提供配体、富锂材料和有机溶剂；
[0010]将配体、富锂材料和有机溶剂进行混合处理，制得锂混合液；
[0011]除去锂混合液中的有机溶剂，制得复合富锂材料；
[0012]其中，配体包括有机螯合剂。
[0013]本申请实施例复合富锂材料制备方法，通过锂混合液使得富锂材料与配体的混合均匀，进而使所制得的复合富锂材料中配体均匀的负载于富锂材料上。同时，本申请实施例制备方法通过混合后除去有机溶剂制得复合富锂材料，工艺条件易控，方法的重现性好，且所制得的复合富锂材料中富锂材料和配体的比例控制准确，有效的控制锂离子电池正极中加入的富锂材料和有机螯合剂的比例。
[0014]第三方面，本申请实施例提供了一种正极。该正极包括第一方面提供的复合富锂材料或第二方面复合富锂材料制备方法制得的复合富锂材料。
[0015]本申请实施例正极由于包含上述复合富锂材料，以该复合富锂材料作为补锂添加剂，使得该电池正极SEI膜形成过程中消耗的锂离子得以补充，同时配体中的有机螯合剂有效的螯合电解液中的过渡金属，避免过渡金属对于SEI膜的破坏，降低了循环过中的锂离子消耗，降低了循环过程中的容量衰减，有效的提高了正极的首充容量和循环容量。
[0016]第四方面，本申请实施例提供一种二次电池。该二次电池包括上述正极。
[0017]本申请实施例电池基于上述正极，使得该二次电池首充容量高，循环容量衰减少，使用寿命长。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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。
[0019]图1为本申请实施例提供的复合富锂材料制备工艺流程图。
具体实施方式
[0020]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0021]本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0022]本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a
‑
b(即a和b),a
‑
c,b
‑
c,或a
‑
b
‑
c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
[0023]应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0024]在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0025]本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
[0026]第一方面，本申请实施例提供了一种复合富锂材料，该复合富锂材料包括富锂材料和负载在富锂材料上的配体，该配体包括有机螯合剂。
[0027]在锂离子电池首次充电的过程中，SEI膜的形成会不可逆的消耗锂离子，导致锂离子电池中的活性锂离子含量下降，进而导致锂离子电池的首圈容量下降，同时在锂离子电池的循环过程中，正极材料中溶出的过渡金属离子迁移至负极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合富锂材料，其特征在于：包括富锂材料和负载在所述富锂材料上的配体，所述配体包括有机螯合剂。2.如权利要求1所述的富锂材料，其特征在于：所述配体与所述富锂材料的质量比为0.005～0.1：1；和/或至少部分所述配体形成配体层，所述配体层包覆所述富锂材料；和/或至少部分所述配体掺杂在所述富锂材料的颗粒内部；和/或所述有机螯合剂包括卟啉类化合物、胺类化合物、卡宾类化合物中的至少一种。3.如权利要求2所述的复合富锂材料，其特征在于：所述配体层的厚度为1～100nm；所述配体层包括致密的全包覆膜层、孤岛膜层或镂空膜层中的至少一种；和/或所述卟啉类化合物包括卟啉、四
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(2
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吡啶基)卟啉、中
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四(4
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咪唑基)卟啉、5,10,15,20
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四(4
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氰基苯基)卟啉、5,15
‑
双(3,5
‑
二羧基苯基)卟啉中的至少一种；和/或所述胺类化合物包括乙二胺四乙酸、十二胺、亚氨基双胺中的至少一种；和/或所述卡宾类化合物包括氮杂环卡宾、二氮杂苯并咪唑并卡宾中的至少一种。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的复合富锂材料，其特征在于：所述富锂材料包括Li
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A
y
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，其中1＜x＜10，0＜y＜6，0＜z...

【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，张莉，蒋鑫，
申请(专利权)人：成都德方创境新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：