[发明专利]补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法

说明书

本发明提供一种补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法，属于二次电池技术领域，所述正极补锂剂包括铜酸锂和包覆层。其中，铜酸锂中掺杂金属元素；包覆层包覆于所述铜酸锂颗粒表面，所述包覆层为碳材料。本发明补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法，兼顾了生产成本低和材料稳定性好的优点，该材料对空气湿度不敏感，能够在空气环境中稳定存在，方便在电池生产制造时实际应用。

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，具体涉及一种补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法。

背景技术

锂离子电池的首周充电过程中，会在负极表面形成固态电解质界面(SolidElectrolyte Interface，简称SEI)，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，这意味着从正极材料脱出的Li⁺部分被不可逆消耗，锂的损失会导致电池容量降低、库伦效率降低、循环性能变差。使用补锂的方法可使这部分的不可逆容量损失得到恢复，补锂方法可分为正极补锂和负极补锂。而正极补锂具有工艺简单、价格低廉和高的安全性等优点，近年来受到了广泛的关注。

当前，常规的正极补锂剂包括，以Li₂O、Li₂O₂、Li₂S、Li₃N为代表的二元含锂化合物，以Li₂NiO₂、Li₅FeO₄、Li₆CoO₄为代表的三元含锂化合物，和以Li₂DHBN、Li₂C₂O₄为代表的有机含锂化合物。其中，以Li₂NiO₂和Li₅FeO₄最多应用在实际生产制造中，然而这两款材料Li₂NiO₂、Li₅FeO₄对于环境适应性很差，在空气环境中非常容易吸水受潮而变质，在实际应用时对电池制程环境要求极高。

因此，需要设计一种补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法，从而解决上述问题。

发明内容

鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供了一种补锂剂、正极极片、电化学装置及补锂剂的制备方法，能够兼顾材料性能稳定和生产成本，从而解决现有技术常用的正极补锂剂材料性能不稳定，在空气环境下容易受潮变质，对电池制程环境要求苛刻的技术问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种正极补锂剂，所述正极补锂剂包括铜酸锂和包覆层。

其中，铜酸锂中掺杂金属元素；包覆层包覆于所述铜酸锂颗粒表面，所述包覆层为碳材料。

在本发明一示例中，所述铜酸锂的化学式为Li₂Cu_1-xM_xO₂，0.01≤x≤0.5，其中，所述M元素包括Fe、Ni、Mn、Co、Al、Ti、Mg、V、Cr中的一种或多种。

在本发明一示例中，所述碳材料在所述正极补锂剂中的质量百分含量为3％至6％；所述碳材料包括碳纳米管、石墨烯、石墨炔、碳纤维、乙炔黑、导电炭黑、软碳、硬碳中的一种或多种。

本发明另一方面提供一种正极补锂剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将锂源、铜源和掺杂金属源均匀混合，并进行一次烧结获得掺杂金属元素的铜酸锂；将所述铜酸锂与碳材料均匀混合，并进行二次烧结使所述碳材料包覆于所述铜酸锂表面，获得正极补锂剂。

在本发明一示例中，所述锂源和铜源、掺杂金属源混合的摩尔比例为40:(10～20):(1～10)；所述铜酸锂与碳材料混合的质量比为(94～97):(3～6)。