补锂材料及其制备方法、正极极片及二次电池与流程

本申请涉及电池，特别涉及一种补锂材料及其制备方法、正极极片及二次电池。

背景技术：

1、电池例如锂离子二次电池在首次充放电过程中，电池负极的表面会产生大量的固体电解质界面膜(sei膜)，消耗电池中有限的锂离子和电解液，造成不可逆容量损失，导致锂离子二次电池的库伦效率降低，直接影响锂离子二次电池的循环寿命和能量密度。目前，可以通过正极补锂的方法消除这部分不可逆容量的损失，提高电池能量密度及其他电性能。然而，现有的补锂材料存在导电性差的问题，不利于补锂材料工业化生产。

技术实现思路

1、本申请提供一种补锂材料及其制备方法、正极极片及二次电池。

2、第一方面，本申请提供一种补锂材料，所述补锂材料包括富锂材料和碳纳米材料，所述富锂材料内镶嵌所述碳纳米材料。

3、本申请中，碳纳米材料具有良好的导电性，以提高补锂材料的导电性。同时，碳纳米材料嵌设至富锂材料，碳纳米材料与富锂材料的结合力较强，碳纳米材料可以稳定的固定于富锂材料内，在补锂材料在使用过程中，碳纳米材料不易被剥离，可以更好地发挥提高补锂材料导电性的作用，从而可有效提高电池的能量密度。

4、在一种实施方式中，所述富锂材料沉积于所述碳纳米材料的外表面。

5、在一种实施方式中，所述碳纳米材料围设有容置空间，部分所述富锂材料沉积于所述碳纳米材料的外表面，部分所述富锂材料嵌设于所述容置空间内。

6、在一种实施方式中，所述富锂材料形成包覆层，包覆于至少部分所述碳纳米材料的外表面。

7、在一种实施方式中，所述包覆层的厚度范围为：4μm-20μm；和/或，所述包覆层的厚度大于所述碳纳米材料的直径或长度。

8、在一种实施方式中，每个所述补锂材料的颗粒中包括多个所述碳纳米材料，所述多个碳纳米材料分散至所述富锂材料内。

9、在一种实施方式中，部分所述碳纳米材料位于所述补锂材料颗粒的外表面；和/或，至少部分碳纳米材料自所述补锂材料内伸出至所述补锂材料外。

10、在一种实施方式中，所述富锂材料与所述补锂材料的质量比为80％-99％。

11、在一种实施方式中，所述碳纳米材料与所述富锂材料的质量比为1％～25％。

12、在一种实施方式中，所述碳纳米材料为碳纳米管，所述碳纳米管的长径比为10-100。

13、在一种实施方式中，所述碳纳米管的直径为20nm-80nm。

14、在一种实施方式中，所述碳纳米管的长度为0.2μm-2μm。

15、在一种实施方式中，所述补锂材料由中间体锂化而得，所述中间体由富锂材料前驱体在所述碳纳米材料的骨架上沉积而成，所述富锂材料前驱体锂化获得所述富锂材料。

16、在一种实施方式中，所述富锂材料的结构通式为li1+xayoz，其中，0＜x＜10，0＜y＜6，0＜z＜13，a为ni、co、fe、cu、mg、mn、cr、zn、ti、zr、nb、mo中的一种或多种。

17、在一种实施方式中，所述碳纳米材料包括碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米球和石墨烯中的至少一种。

18、在一种实施方式中，所述补锂材料的粒径满足：4μm≤d50≤20μm。

19、在一种实施方式中，所述补锂材料的比表面积为0.5m2/g-30m2/g。

20、第二方面，本申请提供一种补锂材料的制备方法，所述补锂材料的制备方法包括：

21、将碳纳米材料溶液、金属溶液加入反应器，同时调节反应器内溶液ph为碱性，获得中间体；

22、将所述中间体与锂源混合，在惰性气氛下烧结，获得补锂材料。

23、第三方面，本申请提供一种正极极片，所述正极极片包括如上所述的补锂材料，或包括如上所述的补锂材料的制备方法制备得到的补锂材料。

24、第四方面，本申请提供一种二次电池，所述二次电池包括负极极片、隔膜和如上所述的正极极片。

技术特征：

1.一种补锂材料，其特征在于，所述补锂材料包括：

2.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述富锂材料沉积于所述碳纳米材料的外表面；和/或，

3.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述富锂材料形成包覆层，包覆于至少部分所述碳纳米材料的外表面。

4.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述包覆层的厚度范围为：4μm-20μm；和/或，所述包覆层的厚度大于所述碳纳米材料的直径或长度。

5.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，每个所述补锂材料的颗粒中包括多个所述碳纳米材料，所述多个碳纳米材料分散至所述富锂材料内。

6.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，部分所述碳纳米材料位于所述补锂材料颗粒的外表面；和/或，至少部分碳纳米材料自所述补锂材料内伸出至所述补锂材料外。

7.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述富锂材料与所述补锂材料的质量比为80％-99％；和/或，所述碳纳米材料与所述富锂材料的质量比为1％～25％。

8.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述富锂材料的结构通式为li1+xayoz，其中，0＜x＜10，0＜y＜6，0＜z＜13，a为ni、co、fe、cu、mg、mn、cr、zn、ti、zr、nb、mo中的一种或多种；和/或

9.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述碳纳米材料为碳纳米管，所述碳纳米管的长径比为10-100；和/或

10.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述补锂材料由中间体锂化而得，所述中间体由富锂材料前驱体在所述碳纳米材料的骨架上沉积而成，所述富锂材料前驱体锂化获得所述富锂材料。

11.一种补锂材料的制备方法，其特征在于，所述补锂材料的制备方法包括：

12.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括如权利要求1-10任一项所述的补锂材料，或包括如权利要求11所述的补锂材料的制备方法制备得到的补锂材料。

13.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括负极极片、隔膜和如权利要求12所述的正极极片。

技术总结
本申请提供一种补锂材料及其制备方法、正极极片及二次电池。补锂材料包括富锂材料和碳纳米材料，富锂材料内镶嵌碳纳米材料。本申请中提供的补锂材料导电性良好，且碳纳米材料与富锂材料的结合力较强，补锂材料较为稳定，补锂材料可有效提高电池的能量密度。

技术研发人员：张顺心,万远鑫,孔令涌,裴现一男,陈心怡,谭旗清
受保护的技术使用者：深圳市德方创域新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13