[发明专利]一种补锂添加剂及其制备方法和应用

说明书

本发明实施例涉及一种补锂添加剂及其制备方法和应用。所述补锂添加剂包含锂(Li)元素、锆(Zr)元素和氧(O)元素；所述补锂添加剂的化学式为Lisubgt;2x‑4/subgt;ZrOsubgt;x/subgt;，其中2x≤6；所述补锂添加剂的平均粒径为0.5微米‑2微米。本发明提出的补锂添加剂化学性能稳定，且可极大提升电池容量保持率。

技术领域

本发明涉及锂电池材料技术领域，尤其涉及一种补锂添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

面对能源和生态环境的可持续发展要求，开发具有更高能量密度且环境友好的储能系统具有重要意义。锂离子电池自商业化以来已占据储能装置的主导地位，已经广范应用于大多电子产品，包括作为大型储能器件应用于电动汽车。

在锂离子电池的首周充电过程,会在负极表面形成固态电解质界面(SEI)膜,这会消耗正极中的活性锂,导致不可逆容量损失。目前使用最广泛的石墨负极的不可逆容量损失可达10％,而对于具有高比容量的硅基和锡基负极,该不可逆容量损失甚至高达30％以上,极大地降低了锂离子电池的能量密度。不过使用补锂的方法可使这部分的不可逆容量损失得到恢复。

市场现有补锂剂以负极补锂剂为主，包括单质锂、锂片、锂箔、电解锂盐水溶液等，但负极补锂方式难度大、投入高、操作复杂、安全隐患高，越来越多的企业开始选择正极补锂方式。

正极补锂工艺简单、安全性高，目前可作为正极补锂剂的材料有富锂氧化物(如Li₂NiO₂、Li₅FeO₄等)、纳米复合材料和二元锂化合物等。其中，Li₅FeO₄是一种非常理想的锂离子正极材料补锂添加剂，可以显著的提高锂离子电池首次效率和能量密度。但是，Li₅FeO₄材料很容易与空气中的二氧化碳和水发生化学反应，在表面形成碳酸锂和二氧化碳，并且材料的表面残碱太高，这将影响材料涂层，特别是在匀浆过程中很容易形成果冻状，表面碱性化合物影响电池的整体电化学性能，例如增加了不可逆容量损失，恶化循环性能等。

因此，开发一种化学性能稳定且可极大提升电池容量保持率的补锂添加剂是十分有意义的。

发明内容

本发明的目的是提供一种补锂添加剂及其制备方法和应用。本发明的补锂添加剂制备工艺简单、化学性能稳定，最大添加量可达到正极材料的3wt％，提供充足的锂源，能有效提高首周充电效率。

为此，第一方面，本发明实施例提供了一种补锂添加剂，包含锂(Li)元素、锆(Zr)元素和氧(O)元素；所述补锂添加剂的化学式为Li_2x-4ZrO_x，其中2x≤6；所述补锂添加剂的平均粒径为0.5微米-2微米。

优选的，所述补锂添加剂的pH为10-12。

优选的，所述补锂添加剂应用于锂电池正极材料中，其中所述锂电池正极材料包括三元正极材料、LiCoO₂、LiMnO₂、LiFePO₄。

第二方面，本发明实施例提供一种上述第一方面所述的补锂添加剂的制备方法，所述方法包括：

将锂源与锆源溶于溶剂中均匀混合，干燥后得到粉状混合料；

在惰性气氛或氧气气氛下烧结所述粉状混合料，并对烧结产物进行粉碎、过筛，得到所述补锂添加剂。

优选的，，所述锂源的添加量为所述补锂添加剂中锂的摩尔量的1.0至1.3倍。

优选的，所述溶剂为有机溶剂，并且加入助溶剂；

所述均匀混合为采用搅拌超声分散；

在所述干燥之前，还包括后静置、过滤、洗涤。