正极补锂材料及其制备方法、正极片和二次电池与流程

本发明涉及二次电池，具体涉及一种正极补锂材料及其制备方法、正极片和二次电池。

背景技术：

1、随着新能源汽车的发展，人们对锂离子电池的能量密度要求越来越高。但锂电池在首次充电过程中会生成sei膜，消耗大量锂离子，使得锂离子的容量大幅降低，在首次放电时，从负极脱嵌出的锂离子远小于充电时从正极脱嵌的锂离子，导致库伦效率降低，直接影响锂电池的循环寿命和能量密度。针对这一问题，通常可以使用正极补锂的方法消除这部分不可逆容量的损失，即在正极材料中加入正极补锂材料，从而提高电池能量密度及其他电性能。

2、然后，目前大多正极补锂材料的为二次颗粒，且仅在二次颗粒的表面进行包覆，以此就会导致部分一次颗粒在循环过程中仍会与电解液发生反应，导致结构的退化崩塌。所以，在不牺牲电子和锂离子传输的前提下，亟需开发一种同时在一次/二次颗粒表面包覆的补锂剂材料。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种正极补锂材料及其制备方法、正极片和二次电池。

2、本发明提供了如下的技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种正极补锂材料，包括富锂材料和包覆材料，其中富锂材料，包括二次颗粒，所述二次颗粒由多个一次颗粒聚集而成；包覆材料包覆于所述一次颗粒外表面，还包覆于所述二次颗粒的外表层。

4、本发明通过在正极补锂材料内设置包覆材料，并利用包覆材料同时包覆一次颗粒和二次颗粒，以使得在一次颗粒的外表面也可以具有包覆材料，包覆材料能够隔绝外部有害物质对富锂材料的侵蚀，并有效稳定富锂材料和电解液的界面，以此提高富锂材料的稳定性；并且，相较于未在一次颗粒外表面设置包覆材料的方案而言，包覆材料能够显著抑制一次颗粒由层状向尖晶石相的相变，并抑制氧气的脱出。

5、一种实施方式中，部分所述包覆材料包覆在一次颗粒的外表面形成第一包覆层，所述一次颗粒和所述第一包覆层组成复合颗粒，多个所述复合颗粒相互连接以组成所述二次颗粒，还有部分所述包覆材料包覆在二次颗粒的外表层形成第二包覆层。

6、一种实施方式中，相邻所述复合颗粒之间形成有间隙，部分所述包覆材料填充于复合颗粒的间隙中；和/或，相邻所述一次颗粒之间的包覆材料形成交联结构。

7、一种实施方式中，所述二次颗粒外表层的包覆材料与所属一次颗粒外表面的包覆材料为一体成型。

8、一种实施方式中，所述包覆材料包括第一包覆材料和第二包覆材料，所述第一包覆材料形成所述第一包覆层并包覆于所述一次颗粒的外表面，所述第二包覆材料形成所述二次颗粒的外表层，所述第一包覆材料和所述第二包覆材料不同。

9、一种实施方式中，包覆于所述二次颗粒的外表层的包覆材料的密度大于包覆于所述一次颗粒外表面的包覆材料的密度。

10、一种实施方式中，包覆材料包括聚合物材料、碳材料、钙钛矿型材料、nasicon型材料、石榴石型材料、反钙钛矿型材料、lisicon型材料中的至少一种。

11、一种实施方式中，所述包覆材料在所述一次颗粒的外表面的厚度为1nm～50nm。

12、一种实施方式中，所述包覆材料在所述正极补锂材料中的质量百分比为0.1％～5％。

13、一种实施方式中，所述一次颗粒的d50粒径为0.5μm～25μm。

14、一种实施方式中，所述二次颗粒的d50粒径为1μm～50μm。

15、第二方面，本发明还提供一种正极补锂材料的制备方法，包括：

16、将第一前驱体和第二前驱体混合后，通过高温烧结制备得到富锂材料，所述富锂材料包括由多个一次颗粒聚集而成的二次颗粒；将所述富锂材料和包覆材料混合后，得到所述正极补锂材料，所述包覆材料包覆于所述一次颗粒外表面，还包覆于所述二次颗粒的外表层。

17、第三方面，本发明还提供一种正极极片，所述正极极片包括集流体和设置在所述集流体上的活性材料层，所述活性材料层包括如第一方面各项实施方式中任一项所述的正极补锂材料，或所述活性材料层包括如第二方面中所述的正极补锂材料的制备方法得到的正极补锂材料。

18、第四方面，本发明还提供一种二次电池，包括如第三方面所述的正极极片，或所述二次电池包括如第一方面各项实施方式中任一项所述的正极补锂材料，或所述二次电池包括如第二方面中所述的正极补锂材料的制备方法得到的正极补锂材料。

技术特征：

1.一种正极补锂材料，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，部分所述包覆材料包覆在一次颗粒的外表面形成第一包覆层，所述一次颗粒和所述第一包覆层组成复合颗粒，多个所述复合颗粒相互连接以组成所述二次颗粒，还有部分所述包覆材料包覆在二次颗粒的外表层形成第二包覆层。

3.根据权利要求2所述的正极补锂材料，其特征在于，相邻所述复合颗粒之间形成有间隙，部分所述包覆材料填充于复合颗粒的间隙中；和/或，相邻所述一次颗粒之间的包覆材料形成交联结构。

4.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，所述二次颗粒外表层的包覆材料与所述一次颗粒外表面的包覆材料为一体成型。

5.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，所述包覆材料包括第一包覆材料和第二包覆材料，所述第一包覆材料形成所述第一包覆层并包覆于所述一次颗粒的外表面，所述第二包覆材料形成所述二次颗粒的外表层，所述第一包覆材料和所述第二包覆材料不同。

6.根据权利要求4所述的正极补锂材料，其特征在于，包覆于所述二次颗粒的外表层的包覆材料的密度大于包覆于所述一次颗粒外表面的包覆材料的密度。

7.根据权利要求1所述的正极补锂材料，其特征在于，

8.一种正极补锂材料的制备方法，其特征在于，包括：

9.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括集流体和设置在所述集流体上的活性材料层，所述活性材料层包括如权利要求1-7任一项所述的正极补锂材料，或所述活性材料层包括如权利要求8所述的正极补锂材料的制备方法得到的正极补锂材料。

10.一种二次电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的正极极片，或所述二次电池包括如权利要求1-7任一项所述的正极补锂材料，或所述二次电池包括如权利要求8所述的正极补锂材料的制备方法得到的正极补锂材料。

技术总结
一种正极补锂材料及其制备方法、正极片和二次电池，正极补锂材料包括富锂材料和包覆材料，其中，富锂材料包括二次颗粒，二次颗粒由多个一次颗粒聚集而成；包覆材料包覆于一次颗粒外表面，还包覆于二次颗粒的外表层。通过在正极补锂材料内设置包覆材料，并利用包覆材料同时包覆一次颗粒和二次颗粒，以使得在一次颗粒的外表面也可以具有包覆材料，包覆材料能够隔绝外部有害物质对富锂材料的侵蚀，并有效稳定富锂材料和电解液的界面，以此提高富锂材料的稳定性；并且，相较于未在一次颗粒外表面设置包覆材料的方案而言，包覆材料能够显著抑制一次颗粒由层状向尖晶石相的相变，并抑制氧气的脱出。

技术研发人员：张莉,万远鑫,孔令涌,谭旗清,陈心怡,裴现一男,蒋鑫,张顺心
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：2024/3/24