[发明专利]一种含掺Co高铁酸锂的补锂正极材料及其制备和应用

说明书

本发明属于锂离子电池材料领域，具体公开了一种含掺Co高铁酸锂的补锂正极材料，其包含正极活性材料和补锂添加剂；所述的补锂添加剂为掺Co高铁酸锂、或者为掺Co高铁酸锂与碳材料形成的复合补锂材料；所述的掺Co高铁酸锂的化学式为Li₅Fe_1‑xCo_xO₄；其中，x为0.05～0.1。本发明还提供了所述补锂添加剂的制备方法，将化学计量比的铁源、钴源、锂源分散在溶解有柠檬酸的溶液中，搅拌反应得凝胶，随后经干燥、球磨得前驱体；将前驱体在保护气氛、600～900℃下烧结得到。本发明发现所述的补锂添加剂和正极活性材料有协同性，此外，本发明还提出了一种操作简单、制备周期短，产物活性高的制备方法。

技术领域

本发明属于储能器件领域，尤其涉及一种补锂剂及锂离子电池的制备方法及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池(Lithium Ion Battery，LIB)由于其负极材料首次充放电时形成SEI膜会产生首次充放电容量损失问题(Initial Capacity Loss，ICL)。ICL对电池的能量密度等性能指标有着极大影响。因此，开发出简单、高效的补锂技术具有极其重要的意义。

目前主要的补锂方法为负极补锂，由原理可细分为原电池补锂技术和辅助阳极补锂技术。然而，研究结果表明现有的补锂技术存在嵌锂电流不可控，对生产过程要求极高，难以连续化生产，易有安全隐患等问题。近几年正极补锂逐渐成为研究热点。正极补锂是选择含锂量高、可逆容量很低的正极材料与传统正极材料按照一定比例混合并作为全新正极材料用于电池的组装。在首次充放电的过程中，作为添加剂的高锂正极材料所释放出的Li+会填补在阴极产生的不可逆的Li+损耗，从而减少整个电池的ICL。相对于负极补锂技术而言，正极补锂更加安全且易于产业化，不需要改变工厂现有设备和流程。但正极补锂所需要的高锂正极材料依然需要进一步的研究。

Li₅FeO₄是一种反萤石结构的富锂过渡金属氧化物，具有非常高的比容量，可达867mAh/g，其首次充放电效率很低，能最大限度得脱锂并补充负极上的ICL，因此Li₅FeO₄在解决锂离子电池ICL问题领域有着巨大的应用潜力。但目前所报道的制备传统Li₅FeO₄的烧结工序条件苛刻，合成的Li₅FeO₄粒径大，电子导电率低，影响Li₅FeO₄的电化学性能和其应用。

发明内容

为解决现有技术的不足和缺陷，本发明第一目的在于，提供一种包含掺Co高铁酸锂(本发明也称为Co掺杂Li₅FeO₄补锂剂Li₅Fe_1-xCo_xO₄或Li₅Fe_1-xCo_xO₄补锂剂)的补锂正极材料，旨在通过所述补锂添加剂和正极活性材料的协同，提升所述的补锂正极材料的电学性能。

本发明第二目的在于，提供一种补锂添加剂的制备方法，旨在明显缩短制备周期，且制得优异性能的补锂添加剂。

本发明第三目的在于，提供一种所述的补锂正极材料的制备方法。

本发明第四目的在于，提供一种所述的补锂正极材料在制备锂离子电池中的应用。

本发明第五目的在于，提供一种添加有所述补锂正极材料的锂离子电池。

一种含掺Co高铁酸锂的补锂正极材料，包含正极活性材料和补锂添加剂；所述的补锂添加剂至少包含掺Co高铁酸锂；

所述的掺Co高铁酸锂的化学式为Li₅Fe_1-xCo_xO₄；其中，x为0.05～0.1。