【技术实现步骤摘要】
本申请涉及二次电池，具体涉及一种正极补锂材料及其制备方法、正极极片和二次电池。
技术介绍
1、锂离子电池在首次充电过程中，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，限制了锂离子电池的应用。现有技术中，通过在正极材料中添加正极补锂剂，能够有效补偿锂电池的首次不可逆容量损失。
2、但是大多数具有高锂容量的正极补锂材料，其分解电压也很高，且它们分解产生的气体会影响电池的循环性能及安全性能。例如li2o的电池体系中，存在较高的电压平台，首次充电过程中会释放出氧气，释放的氧气会与电解液发生反应，破坏正极与电解液之间稳定的sei膜，从而恶化电池的稳定性，甚至引发安全问题，这些问题无疑增加了正极补锂材料的应用难度。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种正极补锂材料及其制备方法、正极极片和二次电池，解决部分富锂材料分解电压较高的问题。
2、为实现本申请的目的，本申请提供了如下的技术方案：
3、第一方面，本申请提供一种正极补锂材料，包括富锂材料、第一材料和催化剂，第一材料结合在所述富锂材料的外表面；催化剂与所述第一材料结合，所述催化剂用于催化以降低所述富锂材料的分解电压。
4、本申请提供的正极补锂材料，通过第一材料连接催化剂与富锂材料，使得催化剂在正极补锂材料中的稳固度得到的提升，并且催化剂能够催化富锂材料在较低的电压平台下产生出锂离子，以此降低了正补锂材料中锂离子
5、一种实施方式中，所述第一材料形成具有孔洞的多孔结构，部分所述催化剂容置在所述孔洞中。第一材料形成具有孔洞的多孔结构可以较少其自身的重量，并减少第一材料在正极补锂材料中的占比；而且多孔结构更有利于容置催化剂，使得催化剂在正极补锂材料中的连接更叫牢固。
6、一种实施方式中，部分所述催化剂嵌入到所述第一材料中。
7、一种实施方式中，所述正极补锂材料包括第一包覆层，所述第一包覆层包覆在所述富锂材料的外周，所述第一包覆层包括所述第一材料和所述催化剂。利用第一材料和所述催化剂形成包覆层的好处在于，一方面，催化材料可以降低富锂材料的分解电压；另一方面，第一包覆层还可以隔绝空气中的水汽对富锂材料的侵蚀，抑制了氧化还原的活性，降低了界面处的副反应，大幅度提升了正极补锂材料的循环稳定性和高温稳定性。
8、一种实施方式中，所述第一包覆层包括多孔的三维骨架，所述三维骨架包括所述第一材料，至少部分所述催化剂容置在所述三维骨架的孔洞中。将第一包覆层制作成三维骨架的优势在于，孔隙丰富，催化剂容置于孔洞能够更好的与富锂材料接触。从而更为有效的降低富锂材料的分解电压。
9、一种实施方式中，所述正极补锂材料包括第二包覆层，所述第二包覆层包覆在所述第一包覆层的外表面，所述第二包覆层为致密膜层。设置第二包覆层的目的在于，一方面，第二包覆层能够填充第一包覆层中所残留的孔洞，能够避免加工过程中在孔洞中残留有部分水汽；另一方面，第二包覆层可以限制第一包覆层中的催化剂，避免催化剂从第一包覆中逸出，而特别是在使用上述中有机系的催化剂的情况下；再一方面，第二包覆层为致密的膜层，还能够减少外部水汽对富锂材料的侵蚀，减少富锂材料表面的副反应，并且在富锂材料上产生的少部分氧气也难以通过第二包覆层逸出，从而减少产气。
10、一种实施方式中，所述第二包覆层包括第二材料，所述第二材料包括含氢的硅基化合物。选用硅基化合物的好处在于，材料获取简单且成本低廉，适用于工业化生产中；其次，硅基化合物(如硅油)的密度较高，能够形成较为致密的膜层，从而副反应和产气。同时，含氢的硅基化合物能够与富锂材料表面的残碱形成紧密连接，一方面，能够确保第二包覆层的稳固性，第二包覆层不易脱落；另一方面残碱也受到第二包覆层的限制，难以与电解液发生副反应。
11、一种实施方式中，所述催化剂为液态，至少部分所述第二包覆层伸入到所述三维骨架的孔洞中，并包覆所述催化剂。通过第二包覆层伸入到三维骨架的孔洞中并包覆催化剂，可以避免液态的催化剂从孔洞逸出，确保了正极补锂材料的结构稳定，以及使得正极补锂材料具有长期保存的优势。
12、一种实施方式中，所述第一材料包括碳材料、导电聚合物材料、金属有机配位材料中的至少一种。
13、一种实施方式中，所述催化剂包括有机材料时，所述有机材料包括冠醚、线状醚、含氮多齿配位化合物以及氯苯混合物中的至少一种。
14、一种实施方式中，所述催化剂包括无机材料时，所述无机材料包括硫化锌，硫化锰中的至少一种。
15、一种实施方式中，所述富锂材料、所述第一材料、所述催化剂和所述第二材料的质量比为100:(5～10):(10～20):(5～10)。
16、一种实施方式中，所述富锂材料的粒径d50的范围为20μm～80μm。
17、第二方面，本申请还提供一种正极补锂材料的制备方法，包括：将富锂材料和第一材料的前驱体按比例混合，以得到第一正极补锂材料；将所述第一正极补锂材料和催化剂按比例混合，以得到第二正极补锂材料，所述第二正极补锂材料包括结合于所述正极材料外表面的第一材料，所述催化剂与所述第一材料结合。
18、第三方面，本申请还提供一种正极极片，所述正极极片包括集流体和设置在所述集流体上的活性材料层，所述活性材料层包括如第一方面各项实施方式中任一项所述的正极补锂材料，或所述活性材料层包括如第二方面中所述的正极补锂材料的制备方法得到的正极补锂材料。
19、第四方面，本申请还提供一种二次电池，包括如第三方面所述的正极极片，或所述二次电池包括如第一方面各项实施方式中任一项所述的正极补锂材料，或所述二次电池包括如第二方面中所述的正极补锂材料的制备方法得到的正极补锂材料。
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1.一种正极补锂材料，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，所述第一材料形成具有孔洞的多孔结构，部分所述催化剂容置在所述孔洞中，和/或，部分所述催化剂嵌入到所述第一材料中。
3.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，所述正极补锂材料包括第一包覆层，所述第一包覆层包覆在所述富锂材料的外周，所述第一包覆层包括所述第一材料和所述催化剂。
4.根据权利要求3所述的正极补锂材料，其特征在于，所述第一包覆层包括多孔的三维骨架，所述三维骨架包括所述第一材料，至少部分所述催化剂容置在所述三维骨架的孔洞中。
5.根据权利要求4所述的正极补锂材料，其特征在于，所述正极补锂材料包括第二包覆层，所述第二包覆层包覆在所述第一包覆层的外表面，所述第二包覆层为致密膜层。
6.根据权利要求5所述的正极补锂材料，其特征在于，所述第二包覆层包括第二材料，所述第二材料包括含氢的硅基化合物。
7.根据权利要求5所述的正极补锂材料，其特征在于，至少部分所述第二包覆层伸入到所述三维骨架的孔洞中，并包覆所述催化剂。
8.根据权利要求1-7任一项所述的正极补锂材料，其特征在于，所述催化剂为液态。
9.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，所述第一材料包括碳材料、导电聚合物材料、金属有机配位材料中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，所述催化剂包括有机材料时，所述有机材料包括冠醚、线状醚、含氮多齿配位化合物以及氯苯混合物中的至少一种；和/或，所述催化剂包括无机材料时，所述无机材料包括硫化锌，硫化锰中的至少一种。
11.根据权利要求6所述的正极补锂材料，其特征在于，
12.一种正极补锂材料的制备方法，其特征在于，包括：
13.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括集流体和设置在所述集流体上的活性材料层，所述活性材料层包括如权利要求1-11任一项所述的正极补锂材料，或所述活性材料层包括如权利要求12所述的正极补锂材料的制备方法得到的正极补锂材料。
14.一种二次电池，其特征在于，包括如权利要求13所述的正极极片，或所述二次电池包括如权利要求1-11任一项所述的正极补锂材料，或所述二次电池包括如权利要求12所述的正极补锂材料的制备方法得到的正极补锂材料。
...【技术特征摘要】
1.一种正极补锂材料，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，所述第一材料形成具有孔洞的多孔结构，部分所述催化剂容置在所述孔洞中，和/或，部分所述催化剂嵌入到所述第一材料中。
3.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，所述正极补锂材料包括第一包覆层，所述第一包覆层包覆在所述富锂材料的外周，所述第一包覆层包括所述第一材料和所述催化剂。
4.根据权利要求3所述的正极补锂材料，其特征在于，所述第一包覆层包括多孔的三维骨架，所述三维骨架包括所述第一材料，至少部分所述催化剂容置在所述三维骨架的孔洞中。
5.根据权利要求4所述的正极补锂材料，其特征在于，所述正极补锂材料包括第二包覆层，所述第二包覆层包覆在所述第一包覆层的外表面，所述第二包覆层为致密膜层。
6.根据权利要求5所述的正极补锂材料，其特征在于，所述第二包覆层包括第二材料，所述第二材料包括含氢的硅基化合物。
7.根据权利要求5所述的正极补锂材料，其特征在于，至少部分所述第二包覆层伸入到所述三维骨架的孔洞中，并包覆所述催化剂。
8.根据权利要求1-7任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：赖日鑫，万远鑫，裴现一男，孔令涌，赖佳宇，戴浩文，骆文森，张智飞，吴云龙，
申请(专利权)人：深圳市德方创域新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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