复合补锂材料及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种复合补锂材料及其制备方法和应用。本申请复合补锂材料包括富锂颗粒，富锂颗粒掺杂有碱土金属元素，且在富锂颗粒的表面结合有磷酸盐。本申请复合补锂材料在具有补锂性能的基础上，能够降低或避免富锂材料在首次充放电过程中发生从层状到岩盐的相变，从而保证富锂材料不可逆锂离子的脱出量和脱出的稳定性；而且能够抑制补锂材料与电解液接触界面副反应和抑制产气，以及防止过渡金属的溶解迁移。该复合补锂材料的制备方法能够保证制备的复合补锂材料结构和电化学性能稳定，而且效率高，节约生产成本。节约生产成本。节约生产成本。

【技术实现步骤摘要】
复合补锂材料及其制备方法和应用


[0001]本申请属于二次电池领域，具体涉及一种复合补锂材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]20世纪60、70年代的石油能源危机问题迫使人们去寻找新的可替代的新能源，随着人们对环境保护和能源危机意识的增强。锂离子电池因其具备较高的工作电压与能量密度、相对较小的自放电水平、无记忆效应、无铅镉等重金属元素污染、超长的循环寿命等优点，被认为是最具应用前景的能源之一。
[0003]然而，锂离子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，消耗电池中有限的锂离子和电解液，造成不可逆容量损失，降低锂离子二次电池的能量密度且降低了电极材料的充放电效率，限制了锂离子电池的应用。
[0004]为了能够有效补偿锂电池的首次不可逆容量损失，目前一般通过在正极材料中添加补锂材料。然而，在研究和实际应用中发现，富锂层状材料在循环过程中结构容易产生盐岩相变，阻碍锂进出晶格，从而降低了补锂材料脱出的不可逆锂离子的量，导致影响了补锂材料的补锂效果，这样也导致锂离子容量的降低。因此，亟需开发结构稳定、不易相变的正极补锂材料。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合补锂材料及其制备方法，以解决现有补锂材料在充放电过程中结构不稳定而导致补锂效果不理想的技术问题。
[0006]本申请的另一目的在于提供一种电极和含有该电极的二次电池，以解决现有二次电池能量密度低的技术问题。
[0007]为了实现上述申请目的，本申请的第一方面，提供了一种复合补锂材料。本申请复合补锂材料包括富锂颗粒，富锂颗粒掺杂有碱土金属元素，且在富锂颗粒的表面结合有金属磷酸盐。
[0008]本申请的第二方面，提供了本申请复合补锂材料的制备方法。本申请复合补锂材料的制备方法包括如下步骤：
[0009]提供富锂颗粒；
[0010]将包括富锂颗粒与含碱土金属元素的偏磷酸盐两者或包括将富锂颗粒与含碱土金属元素的偏磷酸盐和金属氧化物三者进行混合处理，得到前驱体；
[0011]在保护气氛中，将前驱体进行热固相反应处理，得到在富锂颗粒的表面结合有磷酸盐的复合富锂颗粒。
[0012]本申请的第三方面，提供了一种电极，本申请电极包括集流体和结合在集流体表面的电极活性层，电极活性层中含有本申请复合补锂材料或由本申请复合补锂材料制备方法制备的复合补锂材料。
[0013]本申请的第四方面，提供了一种二次电池。本申请二次电池包括正极片和负极片，
正极片为本申请电极。
[0014]与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：
[0015]本申请复合补锂材料的核体中含有富锂颗粒，从而赋予本申请复合补锂材料具有补锂性能，通过在富锂颗粒中掺杂碱土金属元素，能够有效提高富锂颗粒所含富锂材料的结构稳定性能，降低或避免富锂材料在首次充放电过程中发生从层状到岩盐的相变，从而保证富锂材料不可逆锂离子的脱出量和脱出的稳定性。金属磷酸盐与碱土金属元素起到增效作用，提高富锂颗粒所含富锂材料结构的稳定性，抑制富锂材料在循环过程中从层状到岩盐的相变；同时能够有效降低富锂颗粒中的残余锂含量，抑制复合补锂材料与电解液接触界面副反应和抑制产气以及防止过渡金属的溶解迁移。
[0016]本申请复合补锂材料的制备方法能够有效在富锂颗粒中原位掺杂碱土金属元素和原位结合金属磷酸盐，从而赋予制备的复合补锂材料具有如上述本申请复合补锂材料所具有的性能，而且金属磷酸盐与富锂颗粒之间的结合力强，结构稳定。另外，本申请复合补锂材料的制备方法能够保证制备的复合补锂材料结构和电化学性能稳定，而且效率高，节约生产成本。
[0017]本申请电极由于含有本申请复合补锂材料，因此，本申请电极具有高容量，而且循环性能好，与电解液接触界面的稳定性高。
[0018]本申请二次电池由于含有本申请电极，因此，本申请二次电池具有高能量密度，而且倍率性能和循环性能，而且安全性高。
附图说明
[0019]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。
[0020]图1为本申请实施例复合补锂材料含半包覆层的的结构示意图；
[0021]图2为本申请实施例复合补锂材料含全包覆层的结构示意图；
[0022]图3为本申请实施例复合补锂材料含功能封装层的结构示意图；
[0023]图4为本申请实施例复合补锂材料制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0024]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。
[0025]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。
[0026]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。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合补锂材料，包括富锂颗粒，其特征在于：所述富锂颗粒掺杂有碱土金属元素，且在所述富锂颗粒的表面结合有金属磷酸盐。2.根据权利要求1所述的复合补锂材料，其特征在于：所述富锂颗粒所含富锂材料的结构通式为Li
x
M
y
O
z
，其中，1≤x≤6，1≤y≤6，2≤z≤12，M为至少一种过渡金属元素；和/或所述碱土金属元素在所述富锂颗粒中的掺杂含量为0.01
‑
5％；和/或所述碱土金属元素包括Mg、Ca、Sr、Ba中的至少一种；和/或所述碱土金属元素至少是掺杂在所述富锂颗粒的表层或/和表面；和/或沿所述富锂颗粒表面至内部方向，所述碱土金属元素呈梯度递减；和/或所述富锂颗粒的D50粒径为0.1
‑
25μm。3.根据权利要求1
‑
2任一项所述的复合补锂材料，其特征在于：所述金属磷酸盐在所述富锂颗粒表面形成包覆层，半包覆或全包覆于所述富锂颗粒。4.根据权利要求3所述的复合补锂材料，其特征在于：所述包覆层的厚度为1
‑
20nm；所述金属磷酸盐占复合补锂材料的质量为0.05
‑
5％。5.根据权利要求1
‑
2、4任一项所述的复合补锂材料，其特征在于：所述金属磷酸盐所含的金属元素包括Li、Na、Ni、Co、Mn、Al和Fe中至少一种；和/或所述金属磷酸盐的颗粒D50粒径为0.1
‑
2μm。6.根据权利要求5所述的复合补锂材料，其特征在于：所述金属磷酸盐包括Li3PO4、Na3PO4、Ni3(PO4)2、Co3(PO4)2、Mn3(PO4)2、AlPO4、FePO4中的至少一种。7.根据权利要求1
‑
2、4、6任一项所述的复合补锂材料，其特征在于：还包括封装功能层。8....

【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：佛山市德方创界新能源科技有限公司曲靖德方创界新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：