正极补锂材料及其制备方法与应用技术

本申请涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种正极补锂材料及其制备方法与应用。提供的正极补锂材料包括多个二次颗粒，所述二次颗粒由多个一次颗粒堆叠组成，且所述一次颗粒包括多个沿所述二次颗粒的径向生长的单晶颗粒。由于径向生长的单晶颗粒在堆叠过程中能够形成缝隙，因此保证得到的正极补锂材料因高压产生的应力可以顺着缝隙发散，使得材料内部不易形成大量的微裂纹，进而提升正极补锂材料的结构稳定性，并且可以避免粒子内部与电解质的副反应，可以有效缓解容量的衰减，保持高放电容量，提高材料的循环性能。提高材料的循环性能。提高材料的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
正极补锂材料及其制备方法与应用


[0001]本申请属于锂离子电池正极材料
，尤其涉及一种正极补锂材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]锂电池由于具有能量比高、寿命长、能量密度高、循环性能好以及绿色环保等优点被社会广泛关注，但锂电池在首次充电过程中会生成SEI膜，消耗大量Li
+
，使得Li
+
的容量大幅降低，在首次放电时，从负极脱嵌出的Li
+
远小于充电时从正极脱嵌的Li
+
，导致库伦效率降低，直接影响锂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。
[0003]然而，在研究和实际应用中发现，现有的正极补锂材料存在结构稳定性差、容易发生与电解质发生副反应的问题。而且，当富锂正极材料充电至高电压时，应变的存在会使得高度脱锂的正极产生微裂纹，从而导致容量的衰减，影响了材料的性能以及使用寿命，不利于广泛应用。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种正极补锂材料及其制备方法与应用，旨在解决现有技术中正极补锂材料存在结构稳定性差、容易发生与电解质发生副反应，导致性能减弱的问题。
[0005]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请提供一种正极补锂材料，正极补锂材料包括多个二次颗粒，二次颗粒由多个一次颗粒堆叠组成，且一次颗粒包括多个沿二次颗粒的径向生长的单晶颗粒。
[0007]第二方面，本申请提供一种正极补锂材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]按照分子式中Li
x
M
y
O
z
元素化学计量比，将锂源和过渡金属源混合均匀后，得到富锂本体材料前驱体，其中，分子式中，2≤x≤6，1≤y≤5，2≤z≤8，M选自V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr中的至少一种；
[0009]提供非金属元素K的氧化物，将非金属元素K的氧化物和富锂本体材料前驱体混合处理，于惰性气氛中进行高温固相反应，得到正极补锂材料，其中，非金属元素K包括B、Si、Se、P中的至少一种。
[0010]第三方面，本申请提供一种富锂正极，包括正极材料和正极补锂材料，正极补锂材料为正极补锂材料或由正极补锂材料的制备方法制备得到的正极补锂材料。
[0011]第四方面，本申请提供一种二次电池，包括正极、负极和叠设于正极与负极之间的隔膜，正极包括富锂正极。
[0012]本申请第一方面提供的正极补锂材料，提供的正极补锂材料包括多个二次颗粒，二次颗粒由多个一次颗粒堆叠组成，且一次颗粒包括多个沿二次颗粒的径向生长的单晶颗粒；由于径向生长的单晶颗粒在堆叠过程中能够形成缝隙，因此保证得到的正极补锂材料
因高压产生的应力可以顺着缝隙发散，使得材料内部不易形成大量的微裂纹，进而提升正极补锂材料的结构稳定性，并且可以避免粒子内部与电解质的副反应，可以有效缓解容量的衰减，保持高放电容量，提高材料的循环性能。
[0013]本申请第二方面提供的正极补锂材料的制备方法，该制备方法首先制备富锂本体材料前驱体；再与非金属元素K的氧化物混合后进行高温固相反应，得到的正极补锂材料；该制备方法简单方便，不需要使用大型仪器设备，反应过程中也不会产生其他杂质，能够保证得到的正极补锂材料结构稳定，纯度较高，有利于大规模应用。
[0014]本申请第三方面提供的富锂正极，包括正极材料和正极补锂材料，由于提供的正极补锂材料为上述的正极补锂材料或由正极补锂材料的制备方法制备得到的正极补锂材料，提供的正极补锂材料结构稳定性高，循环性能强，能够有效缓解容量的衰减，使得到的富锂正极具有良好的循环稳定性，进一步提升锂离子电池性能。
[0015]本申请第四方面提供的二次电池，包括正极、负极和叠设于正极与负极之间的隔膜，提供的正极包括上述的富锂正极，由于富锂正极包括上述的正极补锂材料或由正极补锂材料的制备方法制备得到的正极补锂材料，使得到的二次电池具有高容量和长循环的特点，提高了电池的整体电化学性能，有利于广泛使用。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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。
[0017]图1是本申请实施例提供的正极补锂材料的结构示意图。
[0018]图2是本申请实施例提供的正极补锂材料的结构示意图。
具体实施方式
[0019]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。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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”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。
[0024]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的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
[0025]术语“第一“、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，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。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一本文档来自技高网...

【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，所述正极补锂材料包括多个二次颗粒，所述二次颗粒由多个一次颗粒堆叠组成，且所述一次颗粒包括多个沿所述二次颗粒的径向生长的单晶颗粒。2.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，所述一次颗粒包括在所述二次颗粒的核心至表面设置的具有短轴和长轴的单晶颗粒；或，所述一次颗粒包括在所述二次颗粒的核心设置的类圆形的单晶颗粒以及在所述二次颗粒的表面设置的具有短轴和长轴的单晶颗粒。3.根据权利要求2所述的正极补锂材料，其特征在于，所述单晶颗粒的长轴方向对应于高压产生的应力扩散路径；和/或，任意相邻的单晶颗粒之间所形成的缝隙的宽度范围为0.5～10nm。4.根据权利要求2所述的正极补锂材料，其特征在于，所述具有短轴和长轴的单晶颗粒中，所述长轴的长度为0.2～5μm，且所述长轴的长度与所述短轴的长度的比例为2～6：1。5.根据权利要求1至4中任一所述的正极补锂材料，其特征在于，所述一次颗粒包括富锂本体材料以及掺杂于所述富锂本体材料中的非金属元素K，和/或，所述富锂本体材料的结构通式为Li
x
M
y
O
z
，其中2≤x≤6，1≤y≤5，2≤z≤8，M选自V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr中的至少一种，所述非金属元素K包括B、Si、Se、P中的至少一种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莉，陈心怡，裴现一男，万远鑫，孔令涌，
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：