[发明专利]一种正极补锂材料和包括该材料的锂离子电池

说明书

本发明提供一种正极补锂材料和包括该材料的锂离子电池，本发明是采用特殊的表面包覆的方式对补锂材料进行包覆，达到稳定材料表面结构的稳定性和降低残碱值的目的。同时还可以避免其在充放电过程中易产生大量的气体，结构不稳定继而引发一系列副反应发生等问题。本发明是采用二氧化锆为包覆层，并包覆在Li₂NiO₂表面，一方面二氧化锆作为非活性材料，具有多孔结构，抑制电解液中HF的侵蚀以保护Li₂NiO₂本体材料，同时可以允许锂离子自由脱嵌；另一方面会同Li₂NiO₂表面的残余锂反应，降低材料的残碱值，有效抑制电池产气问题从而获得稳定的表面结构。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，主要涉及一种正极补锂材料及其制备方法和包括该正极补锂材料的锂离子电池。

背景技术

目前商业锂离子电池在首次充电过程中，正极材料中约有10wt％的活性锂被消耗掉，并在负极表面形成不可逆的稳定SEI膜，导致不可逆容量损失，进而导致锂离子电池能量密度的降低。针对这一问题，通常可以通过正极补锂的方法消除这部分不可逆容量的损失，提高电池能量密度及其他电性能。

例如通过选取Li₂NiO₂材料，该材料的容量高达486mAh/g，在电压3.6V以上时释放出锂离子，可大幅提高电池的能量密度，并用作三元正极材料和钴酸锂等正极活性物质的补锂材料，但是Li₂NiO₂材料的残碱值比较高、表面结构稳定性差，在电池匀浆时易发生果冻现象而无法制备正极极片，再者其充放电过程中易产生大量的气体，结构不稳定继而引发一系列副反应发生。

发明内容

为了改善现有技术中Li₂NiO₂材料的残碱值比较高、表面结构稳定性差等问题，本发明提供一种正极补锂材料和包括该材料的锂离子电池。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种正极补锂材料，所述正极补锂材料包括核材料和包覆层，所述核材料包括Li₂NiO₂，所述包覆层包覆所述核材料，所述包覆层包括金属氧化物，所述金属氧化物包括ZrO₂。

根据本发明的实施方式，所述ZrO₂与Li₂NiO₂的质量比为(0.1～0.3):100，如(0.1～0.2):100，如0.1:100、0.135:100、0.15:100、0.175:100、0.2:100、0.25:100、0.3:100。

根据本发明的实施方式，所述包覆层的厚度为10～50nm，如20～40nm，如30nm。所述包覆层选择这样的厚度可以有效抑制电解液中HF的侵蚀以保护Li₂NiO₂，同时可以允许锂离子自由脱嵌。

根据本发明的实施方式，所述核材料的中值粒径D₅₀为2～8μm，如4～6μm。所述核材料选择这样的中值粒径D₅₀可以避免锂离子迁移路径较长而导致增大电池内阻胀气的风险。

根据本发明的实施方式，所述正极补锂材料的中值粒径D₅₀为2～8μm，如4～6μm。

根据本发明的实施方式，所述正极补锂材料的残碱值为0.1～2wt％，如0.1wt％、0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％。本发明中，所述的正极补锂材料的残碱值为正极补锂材料中残余Li(包含碳酸锂和氢氧化锂)的质量百分含量。