CN114039043A - 一种高容量复合型正极补锂剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高容量复合型正极补锂剂及其制备方法，该复合型正极补锂剂以Li2O为补锂剂主体，在其表面通过蒸发溶剂包覆一层含金属M的化合物，再经高温反应在Li2O表面原位生成可脱锂的LixMyOz包覆层，从而避免了Li2O与空气的直接接触，提高了稳定性。

Description

一种高容量复合型正极补锂剂及其制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高容量复合型正极补锂剂及其制备方法。
背景技术
锂离子电池现已得到广泛的应用，数码领域、电动工具、二轮车及电动汽车都已选用锂离子电池作为主要的动力源。但随着各使用领域对锂离子电池能量密度要求的提高，锂离子电池的各项性能也在不断进行改进。在首次充放电过程中，锂离子电池正极端的锂会脱出并向负极方向迁移，而锂离子在到达负极后并没有全部嵌入到负极中，会有一部分在负极表面为SEI膜的形成提供锂源而被消耗，因此会导致锂离子电池的能量密度降低，为了弥补这一部分损失的锂会尝试在正极端加入补锂剂，专利CN111769288介绍了一种Li5FeO4补锂剂，具有较高的补锂容量，但其制备方法复杂成本高。专利CN111900501A介绍了一款Li3N改性后补锂剂，但Li3N非常不稳当，在空气中易分解。
发明内容
本发明主要在于提供一种高容量复合型正极补锂剂及其制备方法，旨在解决现有补锂剂不稳定、制备方法复杂的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供的一种高容量复合型正极补锂剂，其特征在于，所述正极补锂剂的核心为Li2O，Li2O表面紧密包覆了一层可脱锂的LixMyOz，其中1≤x≤4，1≤y≤5，2≤z≤12，M包括Ni、Ti、Al中的一种或多种。
为了实现上述目的，本发明提供的一种制备如上述所述的高容量复合型正极补锂剂的方法，包括以下步骤：
1)将Li2O分散到乙醇中得到混合溶液A，并其置于水浴加热，持续保持搅拌防止沉降；
2)将金属M盐溶于乙醇中，形成溶液B；
3)在混合溶液A搅拌一段时间后，将溶液B倒入A中，搅拌一定时间后启动升温，边搅拌边蒸发乙醇；
4)乙醇蒸发完毕后，将固体粉末置于气氛炉中通入气体进行高温烧结，将烧结后的块状产物通过打散过筛得到核心为Li2O表面包覆LixMyOz的高容量复合型正极补锂剂。
优选地，所述步骤1)中，Li2O与乙醇的质量比在1:10～1:5之间。
优选地，所述步骤2)中，金属M盐包括异丙醇镍、异丙醇钛、异丙醇铝、醋酸镍中的一种或多种。
优选地，金属M盐用量为Li2O用量的0.05～5％。
优选地，所述步骤3)中，混合溶液A搅拌时间2～10min，温度升至45℃后加入溶液B，搅拌20～10min后开始升温60～100℃。
优选地，所述步骤4)中，通入气体为惰性气体或者氧气。
优选地，所述步骤4)中，烧结温度为500～800℃，保温时间为4～15h。
本发明提出了以Li2O为补锂剂主体，在其表面通过蒸发溶剂包覆一层含金属M的化合物，再经高温反应在Li2O表面原位生成可脱锂的LixMyOz包覆层，从而避免了Li2O与空气的直接接触，提高了稳定性，最终得到高容量复合型补锂剂。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明，但不限于此。
实施例1
称取10gLi2O分散于50g乙醇溶液中形成混合溶液，进行搅拌并低速加热混合溶液维持温度在45℃。将0.5g异丙醇镍溶解于乙醇中，然后倒入Li2O乙醇混合溶液搅拌20min，开始升温至80℃，直至溶剂蒸发完毕。将蒸发后的固体粉末置于管式管式炉中，通入N2，升温至600℃，保温10h，然后打散块状烧结物并过筛得到表面包覆有Li2NiO2内部为Li2O的复合补锂剂，将补锂剂在空气中放置2h后采用酸碱滴定法测试表面的OH-和CO3 2-。
实施例2
称取20gLi2O分散于200g乙醇溶液，持续恒速搅拌防止固相沉底。将0.4g异丙醇铝充分溶于乙醇中，然后倒入Li2O乙醇混合溶液中，搅拌30min，升温至90℃直至溶剂蒸发完全。将得到的固相粉末置于箱式密闭气氛炉中，通入氩气，升温至500℃保温8h。降温出炉后将烧结物料进行破碎然后筛分，得到表面包覆有Li5AlO4的改性Li2O补锂剂，将补锂剂在空气中放置3h后，采用酸碱滴定法测试表面的OH-和CO3 2-。
对比例1
称取10gLi2O分散于50g乙醇溶液中形成混合溶液，然后升温至80℃保温，直至溶剂蒸发完毕。将蒸发后的固体粉末置于管式管式炉中，通入N2，升温至600℃，保温10h，然后打散烧结物并过筛得到提纯的Li2O补锂剂，将补锂剂在空气中放置2h后采用酸碱滴定法测试表面的OH-和CO3 2-。
实施例1、实施例2和对比例1样品测试的残碱结果如表1所示。
表1
补锂剂 OH<sup>-</sup>(％) CO<sub>3</sub><sup>2-</sup>(％)
实施例1 4.00 3.21
实施例2 2.11 2.21
对比例1 8.06 3.32
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高容量复合型正极补锂剂，其特征在于，所述正极补锂剂的核心为Li2O，Li2O表面紧密包覆了一层可脱锂的LixMyOz，其中1≤x≤4，1≤y≤5，2≤z≤12，M包括Ni、Ti、Al中的一种或多种。
2.一种制备如权利要求1所述的高容量复合型正极补锂剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)将Li2O分散到乙醇中得到混合溶液A，并其置于水浴加热，持续保持搅拌防止沉降；
2)将金属M盐溶于乙醇中，形成溶液B；
3)在混合溶液A搅拌一段时间后，将溶液B倒入A中，搅拌一定时间后启动升温，边搅拌边蒸发乙醇；
4)乙醇蒸发完毕后，将固体粉末置于气氛炉中通入气体进行高温烧结，将烧结后的块状产物通过打散过筛得到核心为Li2O表面包覆LixMyOz的高容量复合型正极补锂剂。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，Li2O与乙醇的质量比在1:10～1:5之间。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，金属M盐包括异丙醇镍、异丙醇钛、异丙醇铝、醋酸镍中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，金属M盐用量为Li2O用量的0.05～5％。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，混合溶液A搅拌时间2～10min，温度升至45℃后加入溶液B，搅拌20～10min后开始升温60～100℃。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，通入气体为惰性气体或者氧气。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，烧结温度为500～800℃，保温时间为4～15h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105702913A (zh) * 2014-11-27 2016-06-22 比亚迪股份有限公司 一种正极及其制备方法和一种锂二次电池
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