[发明专利]锂离子电池的补锂添加剂Li6

说明书

本发明提供了锂离子电池的补锂材料Li₆MnO₄的一种制备方法。具体为：1)将原材料锂盐与锰盐按照锂与锰摩尔比6‑7.5∶1称取并溶于溶剂中，搅拌后得到均一溶液；2)再加温搅拌放至马弗炉中将溶剂蒸干，得到干凝胶；3)最后将干凝胶在惰性气氛下进行高温固相烧结反应，自然冷却至室温，即可得到所述的Li₆MnO₄材料。本发明制备得到的Li₆MnO₄补锂材料具有较高的不可逆容量，可对锂离子电池硅碳、硬碳等低首效的负极材料实现较好的补锂效果，且批次重现性好、易于合成、制备工艺简单、易于工业化。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极补锂材料领域，具体涉及锂离子电池的补锂添加剂Li₆MnO₄的一种制备方法。

背景技术

锂离了电池广泛用于便携式电子产品和新能源汽车中。随着对高容量电池的需求的增加，使用更高容量的电极材料被提出。当前，各种高容量的负极材料已被广泛地用于锂离子电池中。但是，固体电解质界面膜(SEI)的形成和其他反应的发生，将会造成电池的初始容量损失，导致首周循环的库仑效率降低。为了补偿由负极的初始容量的损失引起的锂的损失，研究人员正在寻找可以提供大量不可逆Li+的新材料，以补偿首周循环中活性锂的损失。添加了该材料的电池的可逆容量、容量保持率和能量密度都应该增加。

目前，锂离子电池的补锂方法可分为两类：向正极添加补锂添加剂和对负极进行预锂化。通常，通过电化学方法和化学方法将锂补充至负极。常见的负极预锂化材料有金属锂等。但是，这种材料具有稳定性差、与极性溶剂和空气不相容、成本高、制备困难、空气稳定性差和不方便实际应用(涉及电池的组装和拆卸)等缺点；通常采用电化学方法向正极添加补锂添加剂，一般在匀浆过程中加入补锂添加剂。在首充过程中，添加剂中的锂嵌入负极，进而对负极进行补锂。

采用补锂技术的锂离子电池主要具有以下优点：(1)电池首周的可逆容量增加，电池的实际能量密度提升；(2)实现负极材料(石墨，硅碳等)体积的预膨胀，减少材料颗粒在嵌锂过程中的破裂和极化可能性，进一步提升负极材料的机械稳定性和循环性能；(3)一些预锂化技术可以预先形成人造SEI膜，即代替锂离子电池的化成步骤。

Li₆MnO₄材料是一种理想的补锂材料，具有较高的首次充电比容量以及极低的首次库伦效率。现有的报道中鲜有合成Li₆MnO₄的方法，且皆为高温固相烧结法，此方法对原料的研磨要求高，制得的成品粒径分布范围宽，形貌不规则，颗粒尺寸大，且批次均一性差。鉴于上述问题，本发明提供一种Li₆MnO₄材料的制备方法。制备出的产品批次重现性好，颗粒均匀且粒度很小，并且操作方便，合成工艺简单，且污染少，同时又可以减少液相中易出现的硬团聚现象，成本低。

发明内容

本发明提供了一种新型、操作简单、低成本、易于产业化，适用于锂离子电池的补锂添加剂Li₆MnO₄的制备方法，其目的是为了对负极进行预锂化，进一步增加第一循环的可逆容量。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种Li₆MnO₄补锂材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将锂盐与锰盐按锂与锰的摩尔比为6-7.5∶1的比例称取并溶于溶剂中，搅拌后得到均一溶液；

步骤2：将步骤1所得均一溶液在70-150℃下搅拌至溶剂蒸干，在马弗炉中加热至400-500℃，得到干凝胶；

步骤3：将步骤2所得干凝胶经研磨后装在刚玉坩埚中，在惰性气氛下进行高温固相烧结，得到Li₆MnO₄补锂材料。