[发明专利]一种预锂化材料及其制备方法和锂电池

说明书

本发明公开了一种预锂化材料及其制备方法和锂电池，所述预锂化材料至少包括内核预锂化材料；其中，所述内核预锂化材料的通式为(Li_sM1_t)(Cu_xM2_y)(O_aM3_b)，x+y＝1，a+b＝2；1＜s≤2，0≤t≤1，0.5≤x≤1，0≤y≤0.5；0≤b≤2；0＜t+y+b；其中M1为第一金属元素，包括碱金属元素、碱土金属元素的一种或多种混合；M2为第二金属元素，包括碱土金属元素、过渡金属元素的一种或多种混合；M3为F、S、N、Br、Cl的一种或多种混合。

技术领域

本发明涉及锂电池材料技术领域，尤其涉及一种预锂化材料及其制备方法及锂电池。

背景技术

锂离子电池因具有输出电压高、能量密度高、循环寿命长、安全性能好、无记忆效应等特点，作为主要的储能器件成功应用于移动电源领域。为了进一步满足电网储能、电动汽车以及消费类电子产品对储能器件的需求，更长循环寿命、安全性更好、能量密度更高的电极材料以及锂电池体系成为研究热点。

目前商业化锂离子电池负极主要采用石墨材料，石墨材料的理论容量在372mAh/g，限制了锂离子电池整体的比容量。用更高理论容量的合金负极材料逐渐代替石墨材料成为趋势。然而大多数高比容量负极材料普遍存在首周和锂离子发生不可逆反应，从而消耗锂电池中锂源，降低了电池整体比容量。

因此解决高比容量的合金负极材料的首周效率低的问题成为关键。其中预锂化技术提出在电池化成首周补充锂离子，成为最有可能的解决方案。然而现有的预锂化技术大部分存在预锂化量难以控制、预锂化量小、存在副反应、对环境要求高、室温不稳定等问题，因此迫切需要提出一种预锂化材料及其制备方法来弥补这种技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提供一种预锂化材料及其制备方法和锂电池，用以解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种预锂化材料，至少包括内核预锂化材料；

其中，所述内核预锂化材料的通式为(Li_sM1_t)(Cu_xM2_y)(O_aM3_b)，x+y＝1，a+b＝2；1＜s≤2，0≤t≤1，0.5≤x≤1，0≤y≤0.5；0≤b≤2；0＜t+y+b；其中M1为第一金属元素，包括碱金属元素、碱土金属元素的一种或多种混合；M2为第二金属元素，包括碱土金属元素、过渡金属元素的一种或多种混合；M3为F、S、N、Br、Cl的一种或多种混合。

优选的，所述预锂化材料由所述内核预锂化材料和包覆材料复合而成；

所述包覆材料为氧化物材料、磷酸盐材料、半导体材料、快离子导体材料的一种或多种组合；

所述氧化物材料包括：氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化铁、氧化锌、氧化铌、氧化钽、氧化锰的一种或多种组合；

所述磷酸盐材料包括：磷酸铝、磷酸锂、磷酸钛、磷酸镁的一种或多种组合；

所述快离子导体材料包括：石榴石型固态电解质材料、NASCION型固态电解质材料、LISCION固态电解质材料、钙钛矿型固态电解质材料及其衍生材料中的一种；

所述半导体材料包括：Si、InAs、AlSb中的一种或多种组合；

所述包覆材料均匀或不均匀的包覆在所述内核预锂化材料的表面；所述包覆材料与所述内核预锂化材料的质量比在1:1000-1:1之间。

进一步优选的，所述包覆材料与所述内核预锂化材料的质量比在1:1000-1:20之间。