[发明专利]一种锂离子电池正极补锂材料Li5

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极补锂材料Li₅FeO₄的制备方法及应用，属于锂离子电池领域。具体的，首先以含锂材料为锂源，含铁材料为铁源，络合剂和溶剂为原料合成稳定的溶胶，溶胶经干燥后获得干凝胶，干凝胶在惰性气氛的保护下，经过烧结得到正极补锂材料Li₅FeO₄。本发明提出的锂离子电池正极补锂材料Li₅FeO₄的制备方法，具有成本低、设备、工艺简单，获得的Li₅FeO₄正极补锂材料颗粒均匀、结构完整、纯度高，用作锂离子电池正极补锂材料充电容量大，放电容量微小，从而补充锂电池首次充放电过程中的Li⁺的损失。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极补锂材料Li₅FeO₄的制备方法及应用，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池由于具有高电压、高能量密度和长循环寿命等优势，成为应用范围最广的二次电池之一。但随着便携式电子设备微型化、长时间待机的不断发展，以及电动自行车、电动汽车等大功率、高能量设备的启用，都对作为储能电源的锂离子电池的能量密度提出了越来越高的要求。

在电池的首次充电过程中，由于负极片表面形成的固体电解质界面膜(SEI膜)会消耗部分从正极片迁移过来的Li⁺，由此造成正极材料中Li⁺的损失，造成电池首次效率的降低，从而降低了电池的容量。特别是当负极片中的活性物质为合金材料(如硅合金和锡合金等) 时表现得尤为明显，所以为了提高电池的首次效率，补锂技术的应用显得尤为迫切。

目前最为常见的补锂技术分为负极补锂和正极补锂，其中负极补锂技术主要采用锂粉和锂箔等工艺补充负极在首次充电过程中不可逆容量损失，该方法工艺条件严苛，投资大，并且金属锂的使用造成较大的安全风险。而正极补锂技术主要是将补锂材料在混料工艺中加入，无需改变电池的工艺、设备。Li₅FeO₄材料理论充电比容量高达700mAh/g，而放电比容量很小，可以补充锂电池首次充放电中Li⁺的损失。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种锂离子电池正极补锂材料Li₅FeO₄的制备方法及应用，该方法具有成本低、设备、工艺简单的优点，且获得的正极补锂材料Li₅FeO₄颗粒均匀、结构完整、纯度高，应用在锂离子电池中可以提高电池的首次效率。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种锂离子电池正极补锂材料Li₅FeO₄的制备方法，包括以下步骤：

(1)以锂源化合物、铁源化合物、络合剂和溶剂为原料，混合反应，制得溶胶；

(2)将溶胶进行干燥，制备干凝胶；

(3)将干凝胶进行球磨，得到粉体；再将粉体在惰性气体保护下，先经过低温预处理，然后研磨，再升温至高温，进行烧结，得到锂离子电池正极补锂材料Li₅FeO₄。

锂源化合物、铁源化合物、络合剂和溶剂的重量比为80-250：40-300：20-100：300-1000。

锂源化合物中锂、铁源化合物中铁的摩尔比为4-10：1。

锂源化合物为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂中的一种或多种；铁源化合物为硝酸铁、硫酸铁、氯化铁、三氧化二铁中的一种或多种；络合剂为聚丙烯酸、柠檬酸中的一种或多种；溶剂为乙醇、甲醇、乙二醇和水中的一种或多种。