【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化，具体涉及一种高容量、循环稳定的正极补锂材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池化成过程中在负极表面生成sei膜，会消耗活性锂，导致电池容量损失。硅负极材料由于超高的理论容量(4200mah/g)受到关注，最近几年时间得到快速发展，已经逐渐放量投产。虽然硅负极的全面投产带来了更高的比容量，但同时硅负极材料所带来的更严重的活性锂离子消耗问题也被日益放大，亟待解决。硅负极的首次库伦效率效低于正极材料，特别是磷酸铁锂材料，导致正极材料活性储锂位点没有得到有效利用，降低了锂离子电池的容量和能量密度。
2、目前主要是通过补锂技术来补充这部分被消耗的锂离子，补锂技术主要分为负极补锂技术和正极补锂技术。负极补锂技术研究较早，包括基于金属锂的物理混合补锂、自放电锂化、化学补锂、电化学锂化等多种补锂方式，其中基于金属锂的补锂技术较为成熟。这种补锂方式简单高效，但受制于金属锂自身的安全风险和工艺难度，负极补锂技术仍无法大规模应用。正极补锂技术则是通过在正极材料匀浆过程时加入正极补锂材料，与目前电池制备工艺路线兼容，具有更好的大规模使用的前景。正极补锂材料通常具有高的容量，易于合成、价格低廉及具有较高补锂能力等优点，在首次充电过程中释放li离子用于形成sei膜，从而减少活性li离子的消耗，以此增加电池容量，提高正极材料的库伦效率。
3、目前商业上主流的正极补锂材料为li5feo4和li2nio2，li5feo4具有高的理论容量，但是其具有极强的空气敏感性，应用时需要对环境非常严格的把控，同时脱锂后
4、cn202311389212.9公开了一种高容量、空气稳定的复合正极补锂材料及其制备方法和应用，包括：a、将含锂化合物和金属氧化物混合，经过球磨混合均匀，得球磨粉料；所述含锂化合物为lioh、li2co3、lino3或li2o中的至少一种；所述金属氧化物为fe氧化物、co氧化物、ni氧化物、re氧化物、ru氧化物、mn氧化物、cu氧化物或ti氧化物；b、将步骤a所得球磨粉料在惰性气氛下于300～600℃进行预烧，得预烧材料；c、将步骤b所得预烧材料破碎后，与有机碳源混合均匀，混合物料先在惰性气氛下于450～600℃进行第一段烧结，然后升温至600～1000℃，并通入还原性气体和惰性气体的体积比为1％～10％：99％～90％的混合气体，进行第二段烧结，即得。该方法通过加入有机碳源，实现碳层包覆，和通入氢气，还原部分金属氧化物为单质，提高补锂材料的空气稳定性，将该补锂材料加入正极浆料中，能够有效提高正极活性材料的利用率，提高电池的能量密度。
5、虽然cn202311389212.9通过碳包覆以及通入还原气体生成金属单质的办法主要解决了正极补锂材料空气敏感以及低纯度高阻抗的问题，但还原性气体的通入，还原程度及分布难以控制且规模化难度较大，同时存在一定安全风险，且其并未研究补锂材料li2nio2中杂相问题，为未涉及对循环性能的改善。
技术实现思路
1、为解决现有正极补锂材料li2nio2的问题，本专利技术通过将cu替换部分ni，形成cu/ni固溶体，降低材料合成难度，使合成的li2cuxniyo2纯度更高，nio和li2o杂相更少，同时，cu的大量引入大大降低成本，同时在合成过程中加入微量的杂原子，稳定材料结构，提高linio2活性材料的循环稳定性。
2、本专利技术首先提供了一种高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其包括以下步骤：
3、a、将锂盐、第一金属氧化物和第二金属氧化物混合均匀，得粉料；
4、b、将步骤a所得粉料在惰性气体氛围下进行两段烧结，第一段烧结温度为300℃～600℃，第二段烧结温度为600℃～1000℃，烧结完毕，即得掺杂的正极补锂材料li2cuxniyo2；
5、步骤a中，所述第一金属氧化物为cuo、nio或cux1niy1o的铜镍混合物，且控制第一金属氧化物中cu和ni的摩尔比为1：99～99：1，锂盐中li与第一金属氧化物中cu+ni的摩尔比为2：1～2.5：1；x1+y1＝1，0＜x1＜1，0＜y1＜1；
6、步骤a中，所述第二金属氧化物为co氧化物、mn氧化物、al氧化物、zr氧化物、ti氧化物、mg氧化物或fe氧化物中的至少一种，所述第二金属氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的0.01％～5％；
7、步骤b中，x+y＝1，0＜x＜1，0＜y＜1。
8、优选的，上述制备方法，步骤a中，第一金属氧化物中cu和ni的摩尔比为1：9～9：1。
9、优选的，上述制备方法，步骤a中，所述第二金属氧化物为co氧化物、mn氧化物、al氧化物、zr氧化物、ti氧化物、mg氧化物或fe氧化物中的两种至四种。
10、更优选的，上述制备方法，步骤a中，所述第二金属氧化物为co氧化物、mn氧化物、al氧化物、zr氧化物、ti氧化物、mg氧化物或fe氧化物中的两种。
11、最优选的，上述制备方法，步骤a中，所述第二金属氧化物为co氧化物和al氧化物。
12、优选的，上述制备方法，步骤a中，所述第二金属氧化物中，co氧化物为co2o3；mn氧化物为mno2；al氧化物为al2o3；zr氧化物为zro2；ti氧化物为tio2；mg氧化物为mgo；fe氧化物为fe2o3。
13、优选的，上述制备方法，步骤a中，所述第二金属氧化物中，co氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的1％～3％；mn氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的0.2％～2％；al氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的0.2％～2％；zr氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的0.05％～1％；ti氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的0.05％～1％；mg氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的0.05％～1％；fe氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的0.05％～1％。
14、其中，上述制备方法，步骤b中，所述第一段烧结时间为2～12h。
15、其中，上述制备方法，步骤b中，所述第二段烧结时间为6～24h。
16、本专利技术还提供了一种高容量、循环稳定的正极补锂材料，其采用上述方法制备所得。
17、通过上述方法，本专利技术制备得到了一种高容量、循环稳定的正极补锂材料，将其加入正极浆料中，能够有效提高正极活性材料的利用率，提高电池的能量密度，同时还能改善电池的循环稳定性。因此本专利技术还提供了上述高容量、循环稳定的正极补本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：步骤A中，第一金属氧化物中Cu和Ni的摩尔比为1：9～9：1。
3.根据权利要求1所述的高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述第二金属氧化物为Co氧化物、Mn氧化物、Al氧化物、Zr氧化物、Ti氧化物、Mg氧化物或Fe氧化物中的两种至四种。
4.根据权利要求3所述的高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述第二金属氧化物为Co氧化物、Mn氧化物、Al氧化物、Zr氧化物、Ti氧化物、Mg氧化物或Fe氧化物中的两种。
5.根据权利要求4所述的高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述第二金属氧化物为Co氧化物和Al氧化物。
6.根据权利要求1所述的高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述第二金属氧化物中，Co氧化物为Co2O3；Mn氧化物为MnO2；Al氧化物为Al2
7.根据权利要求6所述的高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述第二金属氧化物中，Co氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的1％～3％；Mn氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的0.2％～2％；Al氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的0.2％～2％；Zr氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的0.05％～1％；Ti氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的0.05％～1％；Mg氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的0.05％～1％；Fe氧化物的添加量为第一金属氧化物质量的0.05％～1％。
8.根据权利要求1～7任一项所述的高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：步骤B中，所述第一段烧结时间为2～12h；所述第二段烧结时间为6～24h。
9.采用权利要求1～8任一项所述方法制备所得高容量、循环稳定的正极补锂材料。
10.权利要求9所述高容量、循环稳定的正极补锂材料在锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：步骤a中，第一金属氧化物中cu和ni的摩尔比为1：9～9：1。
3.根据权利要求1所述的高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述第二金属氧化物为co氧化物、mn氧化物、al氧化物、zr氧化物、ti氧化物、mg氧化物或fe氧化物中的两种至四种。
4.根据权利要求3所述的高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述第二金属氧化物为co氧化物、mn氧化物、al氧化物、zr氧化物、ti氧化物、mg氧化物或fe氧化物中的两种。
5.根据权利要求4所述的高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述第二金属氧化物为co氧化物和al氧化物。
6.根据权利要求1所述的高容量、循环稳定的正极补锂材料的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述第二金属氧化物中，co氧化物为co2o3；mn氧化物为mno2；al...
【专利技术属性】
技术研发人员：高剑，蔡万里，
申请(专利权)人：四川启睿克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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