一种复合补锂材料制造技术

本公开属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种复合补锂材料

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种复合补锂材料、其制备方法和应用


[0001]本公开属于锂离子电池材料
，具体而言，涉及一种复合补锂材料
、
其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有较高的能量密度和较长的循环寿命，在便携式电子产品和电动汽车等领域都得到非常广泛的应用
。
在锂离子电池的首周充电过程，会在负极表面形成
SEI
，这会消耗正极中的活性锂，导致不可逆容量损失
。
[0003]正极补锂技术是通过补锂的方法补偿锂离子电池的不可逆容量损失，使正极的容量得到恢复，其工艺简单，与现有电池工艺完美兼容，有效提升全电池能密度，还能精准控制预锂化锂离子的容量，非常有利于大规模的商业应用
。
其中，有机预锂化试剂
Li2C
x
O
y
(
如：
Li2C2O4、Li2C4O4、Li2C3O5、Li2C4O6)
，也被称为牺牲式锂盐，不仅脱锂后产物为气体，易从电池体系中移除，无任何残留，而且
Li2C
x
O
y
比容量都较高
(
＞
300mAh g
‑1)
，合成工艺简单，价格适宜，能在空气中稳定存在
。
然而，有机预锂化试剂为绝缘体，导电性差，分解电压较高
(
＞
4.7V)
，无法应用于目前的正极材料中
。
[0004]因此，亟需开发一种导电性好且分解电压低的有机预锂化试剂
。
[0005]鉴于此，特提出本公开
。

技术实现思路

[0006]本公开的目的包括提供一种复合补锂材料
、
其制备方法和应用，旨在提供一种导电性好且分解电压低的有机预锂化试剂，以提高电池的电化学性能
。
[0007]为了实现本公开的上述目的，可采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本公开的提供的方案包括一种复合补锂材料，包括：具有三维导电网络的碳纳米骨架和分散于碳纳米骨架上的有机补锂剂
。
[0009]在本公开的一些实施方式中，碳纳米骨架包括一维碳纳米材料和二维碳纳米材料
。
[0010]在本公开的一些实施方式中，碳纳米骨架和有机补锂剂的质量比为
(3
‑
30):100。
[0011]在本公开的一些实施方式中，碳纳米骨架和有机补锂剂的质量比为
(5
‑
15):100。
[0012]在本公开的一些实施方式中，在碳纳米骨架中，一维碳纳米材料和二维碳纳米材料的质量比为
(0.1
‑
10):1。
[0013]在本公开的一些实施方式中，在碳纳米骨架中，一维碳纳米材料和二维碳纳米材料的质量比为
(0.3
‑
3.0):1。
[0014]在本公开的一些实施方式中，一维碳纳米材料选自碳纳米管和碳纳米纤维中的至少一种
。
[0015]在本公开的一些实施方式中，二维碳纳米材料选自石墨烯
、
氧化石墨烯和氧化还原石墨烯中的至少一种
。
[0016]在本公开的一些实施方式中，碳纳米骨架是由一维碳纳米材料和二维碳纳米材料混合后再依次经过超声分散和喷雾干燥形成
。
[0017]在本公开的一些实施方式中，有机补锂剂选自
Li2C2O4、Li2C4O4、Li2C3O5和
Li2C4O6中的至少一种
。
[0018]在本公开的一些实施方式中，复合补锂材料的粒径为1μ
m
‑
30
μ
m。
[0019]在本公开的一些实施方式中，复合补锂材料的粒径为2μ
m
‑
10
μ
m。
[0020]在本公开的一些实施方式中，一维碳纳米材料的直径为
0.01
μ
m
‑8μ
m
，二维碳纳米材料的粒径为5μ
m
‑
50
μ
m。
[0021]在本公开的一些实施方式中，有机补锂剂的粒径为2μ
m
‑
20
μ
m。
[0022]第二方面，本公开的提供的方案包括一种复合补锂材料的制备方法，包括：将有机补锂剂负载于具有三维导电网络的碳纳米骨架上
。
[0023]在本公开的一些实施方式中，将一维碳纳米材料
、
二维碳纳米材料和有机补锂剂在溶剂体系中混合，经超声处理后得到分散体系，对分散体系进行喷雾干燥得到粉末颗粒
。
[0024]在本公开的一些实施方式中，一维碳纳米材料
、
二维碳纳米材料和有机补锂剂的质量比为
(1.5
‑
15):(1.5
‑
15):100。
[0025]在本公开的一些实施方式中，一维碳纳米材料
、
二维碳纳米材料和有机补锂剂的质量比为
(4
‑
7.5):(4
‑
7.5):100。
[0026]在本公开的一些实施方式中，在分散体系中，一维碳纳米材料
、
二维碳纳米材料和有机补锂剂的总固含量为
0.2
％
‑
10
％
。
[0027]在本公开的一些实施方式中，在分散体系中，一维碳纳米材料
、
二维碳纳米材料和有机补锂剂的总固含量为1％
‑8％
。
[0028]在本公开的一些实施方式中，在喷雾干燥的过程中，控制进料口温度为
170℃
‑
240℃
，出料口温度为
90℃
‑
120℃。
[0029]在本公开的一些实施方式中，在喷雾干燥的过程中，控制进料口温度为
200℃
‑
220℃
，出料口温度为
100℃
‑
120℃。
[0030]在本公开的一些实施方式中，在喷雾干燥的过程中，控制进料速率为
10mL/min
‑
60mL/min。
[0031]在本公开的一些实施方式中，在喷雾干燥的过程中，控制进料速率为
30mL/min
‑
50mL/min。
[0032]在本公开的一些实施方式中，还包括：将粉末颗粒进行煅烧
。
[0033]在本公开的一些实施方式中，将粉末颗粒进行煅烧的过程中，控制煅烧温度为
200℃
‑
350℃
，煅烧时间为
3h
‑
8h。
[0034]在本公开的一些实施方式中，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种复合补锂材料，其特征在于，包括：具有三维导电网络的碳纳米骨架和分散于所述碳纳米骨架上的有机补锂剂
。2.
根据权利要求1所述的复合补锂材料，其特征在于，所述碳纳米骨架中包括一维碳纳米材料和二维碳纳米材料
。3.
根据权利要求1或2所述的复合补锂材料，其特征在于，所述碳纳米骨架和所述有机补锂剂的质量比为
(3
‑
30):100。4.
根据权利要求3所述的复合补锂材料，其特征在于，所述碳纳米骨架和所述有机补锂剂的质量比为
(5
‑
15):100。5.
根据权利要求2‑4中任一项所述的复合补锂材料，其特征在于，在所述碳纳米骨架中，所述一维碳纳米材料和所述二维碳纳米材料的质量比为
(0.1
‑
10):1。6.
根据权利要求5所述的复合补锂材料，其特征在于，在所述碳纳米骨架中，所述一维碳纳米材料和所述二维碳纳米材料的质量比为
(0.3
‑
3.0):1。7.
根据权利要求2‑6中任一项所述的复合补锂材料，其特征在于，所述一维碳纳米材料选自碳纳米管和碳纳米纤维中的至少一种
。8.
根据权利要求2‑7中任一项所述的复合补锂材料，其特征在于，所述二维碳纳米材料选自石墨烯
、
氧化石墨烯和氧化还原石墨烯中的至少一种
。9.
根据权利要求1‑8中任一项所述的复合补锂材料，其特征在于，所述有机补锂剂选自
Li2C2O4、Li2C4O4、Li2C3O5和
Li2C4O6中的至少一种
。10.
根据权利要求2‑9中任一项所述的复合补锂材料，其特征在于，所述复合补锂材料的粒径为1μ
m
‑
30
μ
m。11.
根据权利要求
10
所述的复合补锂材料，其特征在于，所述复合补锂材料的粒径为2μ
m
‑
10
μ
m。12.
根据权利要求
10
或
11
所述的复合补锂材料，其特征在于，所述一维碳纳米材料的直径为
0.01
μ
m
‑8μ
m
，所述二维碳纳米材料的粒径为5μ
m
‑
50
μ
m。13.
根据权利要求
10
‑
12
中任一项所述的复合补锂材料，其特征在于，所述有机补锂剂的粒径为2μ
m
‑
20
μ
m。14.
一种权利要求1‑
13
中任一项所述复合补锂材料的制备方法，其特征在于，包括：将所述有机补锂剂负载于具有三维导电网络的所述碳纳米骨架上
。15.
根据权利要求
14
所述的制备方法，其特征在于，将所述一维碳纳米材料
、
所述二维碳纳米材料和所述有机补锂剂在溶剂体系中混合，经超声处理后得到分散体系，对所述分散体系进行喷雾干燥得到粉末颗粒
。16.
根据权利要求
15
所述的制备方法，其特征在于，所述一维碳纳米材料
、
所述二维碳纳米材料和所述有机补锂剂的质量比为
(1.5
‑
15):(1.5
‑
15):100。17.
根据权利要求
16
所述的制备方法，其特征在于，所述一维碳纳米材料
、
所述二维碳纳米材料和所述有机补锂剂的质量比为
(4
‑
7.5):(4
‑
7.5):100。18.
根据权利要求
15
‑
17
中任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述分散体系中，所述一维碳纳米材料
、
所述二维碳纳米材料和所述有机补锂剂的总固...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵舒琰，李长东，阮丁山，刘伟健，缪建麟，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：