补锂材料、正极、电化学装置和用电设备的制作方法

本申请涉及电化学，具体涉及一种补锂材料、正极、电化学装置和用电设备。

背景技术：

1、在锂离子电池首圈充电过程中，负极表面会形成一层固体电解质膜(solidelectrolyte interphase，通常称为sei膜)，从而导致正极中的活性锂被消耗，锂离子电池的首次效率偏低。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，不可逆容量损失甚至可高达30％以上，大大降低了锂离子电池的能量密度。因此，通常通过补锂的方法提高锂离子电池的首次效率和循环性能。目前的补锂材料存在补锂效率低、化学稳定性差和/或导电性差等问题。

技术实现思路

1、本申请旨在一定程度上至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提供了一种补锂材料、正极、电化学装置和用电设备。

2、具体地，本申请第一方面提供了一种补锂材料，包括li5fe1-xmxo4和设置在所述li5fe1-xmxo4表面的包覆层；所述包覆层包括m’离子掺杂的zno或者zno复合氧化物，所述m’离子为能够与zno或者zno复合氧化物形成置换型固溶体的离子；所述li5fe1-xmxo4中，m为ni、mn、ru、cr、cu、nb、al、mg、ca、ga、ti或mo中的至少一种；所述li5fe1-xmxo4中，0≤x≤0.2。

3、本申请第二方面提供了一种正极，包括正极集流体和正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料和本申请第一方面提供的补锂材料。

4、本申请第三方面提供了一种电化学装置，包括本申请第二方面提供的正极。

5、本申请第四方面提供了一种用电设备，包括本申请第三方面提供的电化学装置。

技术特征：

1.一种补锂材料，其特征在于，包括li5fe1-xmxo4和设置在所述li5fe1-xmxo4表面的包覆层；所述li5fe1-xmxo4中，m为ni、mn、ru、cr、cu、nb、al、mg、ca、ga、ti和mo中的至少一种，0≤x≤0.2；所述包覆层包括m’掺杂的氧化锌或m’掺杂的基于氧化锌的复合氧化物，所述m’为能够与氧化锌或者基于氧化锌的复合氧化物形成置换型固溶体的离子。

2.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述li5fe1-xmxo4中的x满足0≤x≤0.1。

3.根据权利要求1或2所述的补锂材料，其特征在于，所述li5fe1-xmxo4为li5feo4。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的补锂材料，其特征在于，所述m’为si4+、ge4+、ti4+、zr4+、mo4+、sn4+、al3+、mo3+、ti3+、ga3+、in3+和y3+中的至少一种。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的补锂材料，其特征在于，所述m’为zr4+、mo3+、ti3+、ga3+和al3+中的至少一种。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的补锂材料，其特征在于，所述基于氧化锌的复合氧化物为sno、zro2和b2o3中的至少一种与zno形成的复合氧化物。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的补锂材料，其特征在于，m’掺杂的氧化锌或m’掺杂的基于氧化锌的复合氧化物中，所述m’的物质的量占非氧元素的物质的量之和的1mol％-5mol％。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的补锂材料，其特征在于，m’掺杂的氧化锌或m’掺杂的基于氧化锌的复合氧化物中，所述m’的物质的量占非氧元素的物质的量之和的2mol％-3mol％。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的补锂材料，其特征在于，所述补锂材料的d50为7～13um。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的补锂材料，其特征在于，所述补锂材料的d90小于等于30um。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的补锂材料，其特征在于，其特征在于，所述补锂材料中，所述m’掺杂的氧化锌或m’掺杂的基于氧化锌的复合氧化物的质量百分含量为1wt.％～6wt.％。

12.一种正极，其特征在于，包括正极集流体和正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料和权利要求1-11中任意一项所述的补锂材料。

13.根据权利要求12所述的正极，其特征在于，所述正极材料层中，所述补锂材料的含量为1wt.％-5wt.％。

14.根据权利要求12或13所述的正极，其特征在于，所述正极活性材料包括锂的过渡金属氧化物和含锂磷酸盐中的一种或多种。

15.根据权利要求12-14中任意一项所述的正极，其特征在于，所述正极活性材料包括磷酸铁锂、镍钴锰酸锂三元材料、镍钴铝酸锂三元材料、锰酸锂和钴酸锂中的至少一种。

16.一种电化学装置，其特征在于，包括权利要求12-15中任意一项所述的正极。

17.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求16所述的电化学装置。

技术总结
本申请提供了一种补锂材料，包括Li5Fe1‑xMxO4和设置在所述Li5Fe1‑xMxO4表面的包覆层；所述包覆层包括M’离子掺杂的ZnO，所述M’离子为能够与ZnO形成置换型固溶体的离子。其中，包覆层可抑制Li5Fe1‑xMxO4颗粒与空气中的二氧化碳和水发生化学反应，阻断补锂材料与外界的反应，使补锂材料具有较好的稳定性，且能够提高补锂材料整体的导电能力，当该补锂材料用于电化学装置，例如锂离子电池时，可大幅缩短化成时间，显著提高电池的首次库伦效率和循环性能，且电池一致性较好。

技术研发人员：张百爽,高力力,金丽娜,李翔宇
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/11