正极补锂添加剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池领域，公开了正极补锂添加剂及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
正极补锂添加剂及其制备方法、正极极片和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种正极补锂添加剂及其制备方法
、
正极极片和锂离子电池
。

技术介绍

[0002]现阶段所用补锂添加剂，如
Li2NiO2、Li5FeO4等，作为富锂无机化合物，都对水分极其敏感，在空气中极易吸水结块，给存储运输以及使用都带来困难
。
此外，不可逆容量虽然高，但是，个别补锂添加剂由于充电电压平台过高，导致其容量难以完全发挥，失去本身的优势
。
而且，电池的内阻也会因为补锂添加剂的加入而升高
。
因此，亟待提供一种对水分不敏感和方便储运的补锂添加剂以及具有高容量保持率和低内阻的锂离子电池
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的补锂添加剂对水分极其敏感
、
不便于存储运输
、
容量难以完全发挥以及锂离子电池内阻高的问题，提供一种正极补锂添加剂及其制备方法
、
正极极片和锂离子电池，该正极补锂添加剂的吸水性显著降低，便于储运，其制得的锂离子电池具有低内阻和较高的容量保持率
。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种正极补锂添加剂，包括碳包覆的
Li5FeO4和位于所述碳包覆的
Li5FeO4的表面的
Mxene
包覆层；其中，所述碳包覆的
Li5FeO4具有多孔结构，所述
Mxene
包覆层包括
Mxene
材料；所述
Mxene
材料为通式
M
n+1
E
n
T
x
表示的过渡金属碳
/
氮
/
碳氮化物，其中，
M
选自
Ti、Nb、V、Mo、Zr、Cr、W
或
Ta
中的至少一种；
E
选自
C
和
/
或
N
；
n
为
1、2
或3；
T
x
为表面官能团，选自
‑
O、
‑
F
和
‑
OH
中的至少一种
。
[0005]本专利技术第二方面提供一种正极补锂添加剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)
将
Li5FeO4、
聚乙烯醇
、
氧化铁
、
锂源和水进行第一混合后，再进行球磨
、
喷雾干燥，得到粉状混合料，然后将所述粉状混合料进行烧结，得到具有多孔结构的表面碳包覆的
Li5FeO4；
[0007](2)
将所述具有多孔结构的表面碳包覆的
Li5FeO4与含有
NH3·
H2O
和甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的无水乙醇溶液进行第二混合，得到改性
Li5FeO4；
[0008](3)
将所述改性
Li5FeO4与十二烷基硫酸钠
、
聚乙烯吡咯烷酮和水进行第三混合，得到悬浮液，将所述悬浮液
、
过硫酸钾溶液和乳状液进行聚合反应，得到聚甲基丙烯酸甲酯
Li5FeO4球分散物；其中，所述乳状液包括十二烷基硫酸钠
、
水
、
甲基丙烯酸甲酯和氢氧化钾；
[0009](4)
用含有
LiF
的盐酸溶液蚀刻
MAX
相材料，得到
Mxene
粉末；然后将所述
Mxene
粉末与水进行第四混合
、
分离，得到的上清液为
Mxene
胶体溶液；
[0010](5)
将所述
Mxene
胶体溶液和步骤
(3)
得到的分散物进行第五混合后，再进行离心
、
干燥和热处理，得到所述正极补锂添加剂
。
[0011]本专利技术第三方面提供一种由上述方法制备得到的正极补锂添加剂
。
[0012]本专利技术第四方面提供一种正极极片，包括前述第一方面和第三方面所述的正极补
锂添加剂
。
[0013]本专利技术第五方面提供一种锂离子电池，包括上述第四方面所述的正极极片
。
[0014]通过上述技术方案，本专利技术提供的正极补锂添加剂通过在碳包覆的
Li5FeO4层外再进行
Mxene
层包覆，而且碳包覆的
Li5FeO4具有多孔结构，使得该正极补锂添加剂对水分的敏感性降低，便于储运，同时碳含量高，其制得的锂离子电池具有高导电性
、
低内阻和较高的容量保持率
。
附图说明
[0015]图1是实施例1‑3和对比例1‑5所制得的锂离子电池的循环稳定测试曲线
。
具体实施方式
[0016]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值
。
对于数值范围来说，各个范围的端点值之间
、
各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开
。
[0017]在本专利技术中，所述“第一”、“第二”、“第三”、“第四”和“第五”不对本专利技术人起到限定作用，仅是为了区分在不同阶段进行的操作
。
[0018]本专利技术第一方面提供一种正极补锂添加剂，包括：碳包覆的
Li5FeO4和位于所述碳包覆的
Li5FeO4的表面的
Mxene
包覆层；其中，所述碳包覆的
Li5FeO4具有多孔结构，所述
Mxene
包覆层包括
Mxene
材料；所述
Mxene
材料为通式
M
n+1
E
n
T
x
表示的过渡金属碳
/
氮
/
碳氮化物，其中，
M
选自
Ti、Nb、V、Mo、Zr、Cr、W
或
Ta
中的至少一种；
E
选自
C
和
/
或
N
；
n
为
1、2
或3；
T
x
为表面官能团，选自
‑
O、
‑
F
和
‑
OH
中的至少一种
。
具体地，
Mxene
可以选自
Ti3C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种正极补锂添加剂，其特征在于，包括：碳包覆的
Li5FeO4和位于所述碳包覆的
Li5FeO4的表面的
Mxene
包覆层；其中，所述碳包覆的
Li5FeO4具有多孔结构，所述
Mxene
包覆层包括
Mxene
材料；所述
Mxene
材料为通式
M
n+1
E
n
T
x
表示的过渡金属碳
/
氮
/
碳氮化物，其中，
M
选自
Ti、Nb、V、Mo、Zr、Cr、W
或
Ta
中的至少一种；
E
选自
C
和
/
或
N
；
n
为
1、2
或3；
T
x
为表面官能团，选自
‑
O、
‑
F
和
‑
OH
中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述的正极补锂添加剂，其中，基于所述正极补锂添加剂的总量，碳的含量为
2.7
‑
4.5wt
％
。3.
一种正极补锂添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
将
Li5FeO4、
聚乙烯醇
、
氧化铁
、
锂源和水进行第一混合后，再进行球磨
、
喷雾干燥，得到粉状混合料，然后将所述粉状混合料进行烧结，得到具有多孔结构的表面碳包覆的
Li5FeO4；
(2)
将所述具有多孔结构的表面碳包覆的
Li5FeO4与含有
NH3·
H2O
和甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的无水乙醇溶液进行第二混合，得到改性
Li5FeO4；
(3)
将所述改性
Li5FeO4与十二烷基硫酸钠
、
聚乙烯吡咯烷酮和水进行第三混合，得到悬浮液，将所述悬浮液
、
过硫酸钾溶液和乳状液进行聚合反应，得到聚甲基丙烯酸甲酯
Li5FeO4球分散物；其中，所述乳状液包括十二烷基硫酸钠
、
水
、
甲基丙烯酸甲酯和氢氧化钾；
(4)
用含有
LiF
的盐酸溶液蚀刻
MAX
相材料，得到
Mxene
粉末；然后将所述
Mxene
粉末与水进行第四混合
、
分离，得到的上清液为
Mxene
胶体溶液；
(5)
将所述
Mxene
胶体溶液和步骤
(3)
得到的分散物进行第五混合后，再进行离心
、
干燥和热处理，得到所述正极补锂添加剂
。4.
根据权利要求3所述的制备方法，其中，步骤
(1)
中，
Li5FeO4和聚乙烯醇的质量比为
100:(8
‑
24)
，优选为
100:(8
‑
15)
；所述聚乙烯醇与氧化铁的摩尔比为
1:(15
‑
30)
，优选为
1:(15
‑
20)
；所述锂源和氧化铁的摩尔比为
(5
‑
15):1
，优选为
(9
‑
11):1。5.
根据权利要求3或4所述的制备方法，其中，步骤
(1)
中，所述第一混合的条件包括：温度为
80
‑
100℃
，搅拌速度为
600
‑
1200rpm
；优选地，所述喷雾干燥的条件包括：进风口温度为
160
‑
220℃
，出风口温度为
90
‑
160℃
，进料速度为5‑
20mL/min
；优选地，所述烧结的条件包括：以1‑
10℃/min
的升温速率升至
700
‑
900℃
，并保温3‑
10h
，所述烧结在惰性气体下进行
。6.
根据权利要求3‑5中任意一项所述的制备方法，其中，步骤
(2)
中，
NH3·
H2O
和甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为
1:(4
‑
8)
；优选地，所述第二混合条件包括：搅拌速度为
200
‑
2000rpm
，搅拌时间为
36<...

【专利技术属性】
技术研发人员：余旭阳，
申请(专利权)人：恒大新能源技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：