[发明专利]一种氧化还原介质降低氧化锂复合正极材料电压极化方法

说明书

一种氧化还原介质降低氧化锂复合正极材料电压极化方法，可有效改善基于Li₂O复合正极材料的封闭型锂离子电池，属于电化学储能技术领域。本申请中，氧化还原介质为LiI等碘化物，能够有效降低Li₂O充放电过程中的电压极化，解决因Li₂O自身导电性差带来的电压滞后问题。本申请提供的技术具有便捷、快速、低成本、易放大等优势，具有较好的应用前景，有助于进一步推动氧化锂复合正极材料的实际应用，对于高能锂离子电池的发展具有良好的促进作用。

技术领域

本发明属于电化学储能技术领域。具体的，涉及一种氧化还原介质降低氧化锂复合正极材料电压极化，可应用于锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度大、工作电压高、无记忆功能和使用寿命长等优点，作为电源在交通动力、电力储能、移动通信等领域广泛应用。然而，快速增长的电动汽车市场以及大规模电网的应用对于锂离子电池的能量密度也有了进一步的要求。锂离子电池电极材料是决定锂离子电池性能、成本及应用范围的关键因素，相比于负极材料，目前商用正极材料有限的比容量(≤220mAh/g)限制了高能锂离子电池的发展，开发新型高容量锂离子电池正极材料迫在眉睫。

氧化锂复合正极材料是一类基于纯氧阴离子反应得失电子进行电荷补偿的新型锂离子电池正极材料。根据充电深度的不同，Li₂O拥有Li₂O₂、LiO₂以及O₂充电产物。其中O₂为气态，无法构筑封闭电池体系；LiO₂会对电解液产生亲核攻击，引发严重的副反应。即便如此，得益于锂和氧原子极低的相对原子质量，Li₂O和Li₂O₂之间的可逆转换仍然拥有高达897mAh/g(基于Li₂O的质量)的理论比容量。因此，氧化锂是一类具有高能量密度优势的新型锂离子电池正极材料。

但是Li₂O复合正极材料还面临着诸多的问题。Li₂O正极材料自身存在导电率很差等问题，在制作电极过程中必须将其均匀分散于导电网络之中，并且控制其颗粒至数十纳米以下级别，从而保证充放电过程中的电化学反应同步性、降低界面电阻和极化、提高锂离子输运动力学；以及为实现氧阴离子反应的有效控制、抑制O₂释放，降低极化作用，一般还需要使用催化剂。催化剂往往同时兼具分散剂、导电剂等功能。

针对上述问题，我们另辟蹊径的通过在电解液中加入氧化还原介质来降低Li₂O复合正极材料的充电电压极化。一方面可以节约时间，一定程度上避免了以往为实现良好的催化和导电效果，有效的降低极化作用，对催化剂和导电剂进行大量的筛选尝试以及长时间的球磨复合；另一方面可以节约成本，一定程度上改善了以往为实现良好的催化效果，选用昂贵的金属氧化物作为催化剂，成本居高不下，无法大面积生产等问题。该方法简单、快捷，成本低，具有重要的科研价值和应用前景。

发明内容

本发明实际解决的技术问题是氧化锂复合正极材料的高电压极化。提供了一种氧化还原介质，有效的降低了氧化锂复合正极的电压极化，在锂离子电池中具有应用。

本发明采用以下技术方案：

一种氧化还原介质降低氧化锂复合正极材料电压极化方法，其特征在于，氧化锂复合正极材料对应的锂离子电池，在电解液中添加氧化还原介质，来降低氧化锂复合正极材料电压极化；所述氧化还原介质为碘化物，包括但不限于LiI、NaI、KI、CsI、NH₄I、MgI₂、AlI₃、FeI₂，其中优选为LiI。

所述碘化物氧化还原介质的用量可为本领域电解液中添加剂的常规用量，优选其在电解液中的浓度范围为0.005～0.02mol/L，例如，0.01mol/L。