【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种包覆型补锂剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池由于其能量密度高，循环寿命长、安全性高和环境友好等优点，已成为新能源电池领域中重点研究的对象。但锂离子电池仍然存在着许多问题，如在锂离子电池首次充电过程中，电解液中的有机溶剂会“夺走”来自正极的锂离子，在负极表面发生还原分解，形成一层钝化膜，即sei膜。sei膜的形成会消耗大量的活性锂，导致电池首次的不可逆容量增加，库伦效率降低，同时因为活性锂的减少，材料的循环寿命也随之降低。
2、为了补充首次充电因sei膜的形成消耗的活性锂，通常采取对正极或负极进行预补锂的措施。其中，正极补锂的技术相对简单安全，在正极匀浆过程中加入补锂剂，这部分锂在首次充电时可作为与电解液中有机溶剂反应的“牺牲剂”，从而减少正极材料中活性锂的消耗量。例如cn112151765a提供了一种锂离子电池的正极补锂方法、其产品及产品用途；所述正极补锂方法包括将正极活性物质、辅料及正极补锂剂进行干法混合，得到混合粉体，之后制备得到补锂正极极片，所述正极补锂剂包括li3n。cn110137433a公开了一种向锂离子电池正极片补锂的方法，先将正极浆料涂覆于正极片的表面，然后立即将正极补锂添加剂喷洒在正极片表面，干燥正极片。然而，目前补锂材料的电子和离子电导率一般较低，导致实际的补锂效果并不理想。
3、因此，如何高效提高补锂材料的电子和离子导电率，从而进一步改善补锂材料的补锂效果，是当下亟需研究的方向之一。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种包覆型补锂剂及其制备方法和应用。本专利技术采用分段煅烧的方式，使得无机碳源和有机碳源组成的复合碳源对补锂材料进行包覆，借助分段煅烧以及无机碳源和有机碳源的相互作用，不仅使得碳层更加紧密地包覆在补锂材料上，而且显著提高了补锂材料的电子和离子导电率，提高了补锂材料的充电容量，还增加了补锂材料的不可逆容量，改善了补锂材料的补锂效果。基于此制备的锂离子电池具有优异的电化学性能。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种包覆型补锂剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、将补锂材料和复合碳源混合，进行分段煅烧，得到所述包覆型补锂剂；
5、其中，所述复合碳源包括无机碳源和有机碳源。
6、本专利技术采用分段煅烧的方式，使得无机碳源和有机碳源组成的复合碳源对补锂材料进行包覆，借助分段煅烧以及无机碳源和有机碳源的相互作用，不仅使得碳层更加紧密地包覆在补锂材料上，而且显著提高了补锂材料的电子和离子导电率，提高了补锂材料的充电容量，还增加了补锂材料的不可逆容量，改善了补锂材料的补锂效果。基于此制备的锂离子电池具有优异的电化学性能。
7、需要注意的是，本专利技术鉴于无机碳源在补锂材料表面的吸附能力较差，故而很难在材料表面达到较好的包覆效果，因此本专利技术采用分段煅烧的方式，先低温煅烧借助于有机碳源的熔融态，帮助无机碳源粘结在补锂材料表面，再在高温煅烧下使无机碳源更好的与材料结合形成碳化层，通过无机碳和有机碳的相互作用，使碳化层更紧密的包覆在补锂材料上。
8、作为本专利技术一种优选的技术方案，以所述补锂材料的质量为基准，所述复合碳源的质量分数为3-6％，例如可以是3％、4％、5％或6％等。
9、本专利技术中，若复合碳源的质量分数过小，则总成碳率过低，导电性能提升不明显，从而导致容量提升不大；若复合碳源的质量分数过大，则总成碳率过高，从而导致放电容量也较高，可逆容量降低，补锂效果变差。
10、优选地，所述无机碳源和有机碳源的质量百分比的比值为(1-2):(2-5)，其中，无机碳源的选择范围“1-2”例如可以是1、1.2、1.4、1.6、1.8或2等，有机碳源的选择范围“2-5”例如可以是2、2.5、3、3.5、4、4.5或5等。
11、本专利技术中，若无机碳源和有机碳源的质量百分比的比值过小，即无机碳源的用量过小，则总的成碳率降低，相同的成碳率需加入更多的碳源，从而导致材料的生产成本增加；若无机碳源和有机碳源的质量百分比的比值过大，即无机碳源的用量过大，则碳包覆的效果变差，从而导致有机碳源的熔融态不能完全使无机碳源紧密的与材料结合。
12、作为本专利技术一种优选的技术方案，所述煅烧后的成碳率满足以下关系式：
13、c成碳率＝0.9a+2/3((b-a)(12x/(12x+y+16z)))， 1.1％≤c成碳率≤4.5％ 式i；
14、其中，a表示无机碳源的质量分数，单位为％；b表示复合碳源的质量分数，单位为％；x、y和z分别表示有机碳源中c、h和o的原子个数。
15、需要说明的是，成碳率指的是成品中的碳含量。
16、需要说明的是0.9和2/3分别为无机碳源和有机碳源的成碳系数。
17、本专利技术中，1.1％≤c成碳率≤4.5％，例如可以是1.1％、1.3％、1.5％、1.7％、1.9％、2.1％、2.3％、2.5％、2.7％、2.9％、3.1％、3.3％、3.5％、3.7％、3.9％、4.1％、4.3或4.5％等。
18、本专利技术中，成碳率影响着补锂材料煅烧后的导电率，导电率越高，材料越可以充分发挥容量。若成碳率过低，则导电性能提升不明显；若成碳率过高，虽然导电性能较好，但同时放电容量也较高，导致可逆容量较低，补锂效果变差。
19、作为本专利技术一种优选的技术方案，所述补锂材料包括二元含锂化合物和/或三元含锂化合物。
20、优选地，所述二元含锂化合物包括li2o、li2o2、li3n、li2s或li3p中的任意一种或至少两种的组合。
21、优选地，所述三元含锂化合物包括li2nio2、li5feo4或li6coo4中的任意一种或至少两种的组合。
22、优选地，所述无机碳源包括石墨、石墨烯、乙炔黑、科琴黑或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合。
23、优选地，所述有机碳源的化学通式为cxhyoz，6≤x≤14，8≤y≤22，2≤z≤11。
24、本专利技术中，6≤x≤14，例如可以是6、7、8、9、10、11、12、13或14等，8≤y≤22，例如可以是8、10、12、14、16、18、20或22等，2≤z≤11，例如可以是2、3、4、5、6、7、8、9、10或11等。
25、优选地，所述有机碳源包括葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、抗坏血酸或环糊精中的任意一种或至少两种的组合。
26、作为本专利技术一种优选的技术方案，所述混合的方式为球磨。
27、优选地，所述球磨的转速为200-600rpm，例如可以是200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm、550rpm或600rpm等，时间为0.5-2h，例如可以是0.5h、1h、1.5h或2h等。
28、优选地，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种包覆型补锂剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以所述补锂材料的质量为基准，所述复合碳源的质量分数为3-6％；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧后的成碳率满足以下关系式：
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述补锂材料包括二元含锂化合物和/或三元含锂化合物；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方式为球磨；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧在保护气氛中进行，所述保护气氛中的气体包括氩气和/或氮气；
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧结束后，还进行以下步骤：
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的包覆型补锂剂，其特征在于，所述包覆型补锂剂包括补锂材料，以及包覆在所述补锂材料表面的碳包
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的正极极片中包括如权利要求9所述的包覆型补锂剂或如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的包覆型补锂剂。
...【技术特征摘要】
1.一种包覆型补锂剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以所述补锂材料的质量为基准，所述复合碳源的质量分数为3-6％；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧后的成碳率满足以下关系式：
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述补锂材料包括二元含锂化合物和/或三元含锂化合物；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方式为球磨；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧在保...
【专利技术属性】
技术研发人员：李嘉俊，崔军燕，李子郯，王涛，马加力，陈婷婷，
申请(专利权)人：锂白新材料科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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