[发明专利]一种正极添加剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种正极添加剂及其制备方法和应用，所述正极添加剂的化学式为Li₂Ni_1‑xM_xO₂；其中x＝0～0.5，当x＞0，M为Co、Mn、Cu、Fe、Cr中的至少一种。本发明制备的Li₂Ni_1‑xM_xO₂具备高充电容量低首效的特点，作为添加剂加入到锂离子电池正极片中，能在电池化成过程中先于正极材料脱锂，代替正极材料提供负极形成SEI膜所需消耗的锂，从而提高电池的首次库伦效率，改善循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种正极添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池化成过程中会在负极表面形成SEI膜，此过程需要消耗正极材料中的部分锂离子，导致正极材料不可逆容量损失，首次库伦效率降低。为减少电池体系中的锂损失，电池制造厂家通常会在电池生产过程引进预锂化技术，实现对电池体系补锂。目前，最常用的方法是负极补锂，如如引入锂箔或锂金属粉末补锂，但锂金属补锂的方法成本高，操作复杂，对生产环境要求较高，而且锂金属的存在会给生产带来较大的安全隐患。近年来，不断有报道提出正极补锂的方法，该方法一般是在锂离子电池正极浆料的搅拌过程中加入少量高充电容量低首效的补锂材料，这种材料能先于正极材料脱锂，从而提供锂离子电池化成过程形成SEI膜所消耗的锂，提高锂离子电池首次库伦效率。

Li₂NiO₂具备高容量低首效的特点，能在较低的充电电压下脱锂，作为补锂添加剂加入到正极片中，能在锂离子电池首充过程对负极形成SEI膜提供Li⁺，从而降低正极材料本身的Li⁺损失，其脱锂产物为非活性的NiO，在电池放电过程中，Li⁺难以再次嵌入其中，且形成SEI膜后剩余的Li+可以嵌入到正极材料中，从而提高电池的能量密度。

目前现有关于Li₂NiO₂补锂材料的合成工艺都较为复杂，制备的原料成本高，如CN110218078A专利申请公开了一种补锂材料Li₂NiO₂及其制备方法及应用，包括如下步骤：S1.以Li₂O、Ni₂CO₃、Al(OH)₃为原料，以丙酮为溶剂，混合后在保护气氛中进行球磨；S2.将球磨产物烘干，得到粉体；S3.将粉体在保护气氛中进行低温预烧；S4.将预烧产物在保护气氛中球磨，取出球磨后的产物压制成片；S5.将步骤S4得到的产物高温烧结，得到目标物补锂材料Li₂NiO₂。该申请制备Li₂NiO₂的锂盐为Li₂O，原料成本高；混料方式为湿法球磨，并且混料时需通入保护气氛，混料的难度较高；其烧结过程是先低温预烧，将预烧产物球磨后再进行高温烧结；该Li₂NiO₂的制备工艺复杂，制备成本高，不适用于大规模工业生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种正极添加剂及其制备方法和应用，本发明制备的添加剂具备高充电容量低首效的特点，作为添加剂加入到锂离子电池正极片中，能在电池化成过程中先于正极材料脱锂，代替正极材料提供负极形成SEI膜所需消耗的锂，从而提高首次库伦效率。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种正极添加剂，所述正极添加剂的化学式为Li₂Ni_1-xM_xO₂；其中x＝0～0.5，当x＞0，M为Co、Mn、Cu、Fe、Cr中的至少一种。

优选地，所述正极添加剂的粒度大小为D50＝1～10μm，首次充电容量≥300mAh/g。