[发明专利]复合补锂剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种复合补锂剂及其制备方法和应用，该复合补锂剂由锂的无机盐化合物、催化剂和导电剂组成。本发明提供的复合补锂剂配方合理，科学引入催化剂，该催化剂能够催化锂的无机盐化合物在较低电位下释放活性锂离子，实现对锂电池补锂，提升电池能量密度。本发明提供的制备方法能快速制备出复合补锂剂，工艺简单、方便，易于实现，生产效率高。将本发明提供的复合补锂剂添加到锂离子电池的正极极片中，或者添加到隔膜靠近正极一侧，在电池充电过程中，补锂剂分解释放活性锂离子为电池补锂，能够弥补首次充放电负极不可逆锂损失，提升电池能量密度，利于广泛推广应用。

技术领域

本发明涉及储能技术领域，特别涉及一种能提升锂离子电池能量密度的复合补锂剂及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子储能器件，特别是锂二次电池，在首次循环过程中由于负极表面会形成固体电解质界面(SEI)，导致产生不可逆锂损失，造成锂离子电池能量密度的下降。新型高容量合金负极材料，首次库伦效率偏低(＜90％)，导致电池首周容量损失较多，要想实现大规模应用就需要进行补锂。

公开号“CN1290209C”，名称为“锂金属在二次电池负电极内的分散”的发明专利，其披露了一种负极补锂方法，使用添加锂粉补充电池中的活性锂损失。然而这种方法在实际操作需要严格的环境控制方法，否则容易造成起火爆炸风险。

公开号“CN110350194A”，名称为“一种补锂浆料及其制备方法和应用”的发明专利申请，其披露了一种正极补锂材料，使用Li₂S基材料制备的浆料，涂布在正极表面提供活性锂，但该类方法依旧受限于补锂材料与环境中水分反应的问题。

公开号“CN104037418A”，名称为“一种锂离子电池正极膜及其制备和应用”的发明专利申请，其披露了一种基于锂氧化合物、锂源和烷基锂的补锂材料，将改补锂材料添加到正级中能够实现补锂效果，但其中含锂化合物分解电位较高，且分解过程中产生氧气和其它副产物，影响电池寿命。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于，提供一种复合补锂剂及其制备方法和应用。将本发明复合补锂剂添加到正极极片中，或者添加到隔膜靠近正极一侧，在电池充电过程中，复合补锂剂能分解释放活性锂离子为电池补锂，提升电池能量密度。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种复合补锂剂，其由锂的无机盐化合物、催化剂和导电剂组成，所述催化剂为二硼化镁、二硼化钛、二硼化锆、硼化钨、六硼化镧中的一种或多种。所述催化剂的粒径10nm～100um。

作为本发明的一种优选方案，所述锂的无机盐化合物的质量分数为30～98％，催化剂质量分数为1～50％，导电剂的质量分数为1～30％。

作为本发明的一种优选方案，所述导电剂为无机碳导电添加剂、碳源裂解产生的完全或部分包覆在复合补锂剂上的无定型或石墨化碳包覆层。所述无机碳导电添加剂可以为炭黑、导电石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯等。

作为本发明的一种优选方案，所述碳源为有机聚合物、糖类化合物、芳烃类化合物或含碳原子的气体。其中所述有机聚合物可以为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等；所述糖类化合物可以为蔗糖、葡萄糖等；所述芳烃类合物可以为甲苯、对二甲苯、沥青、石蜡油等；所述含碳原子的气体可以为乙烯、甲烷、乙炔等。

作为本发明的一种优选方案，所述锂的无机盐化合物为过氧化锂、氧化锂、超氧化锂、硫化锂、氮化锂、氟化锂、硼化锂、碘化锂、碳酸锂、偏硅酸锂、正硅酸锂、磷酸锂、硫酸锂、硼酸锂中的一种或多种；所述锂的无机盐化合物粒径10nm～100um。

一种复合补锂剂制备方法，其包括以下步骤：

(1)预备原料：锂的无机盐化合物的质量分数为30～98％，催化剂质量分数为1～50％，导电剂的质量分数为1～30％；