一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法与流程

本发明涉及锂电池，更具体的说，本发明涉及一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法。

背景技术：

1、相较于流程复杂安全性低，且工艺要求较高的负极补锂，正极补锂材料可以直接在正极浆料的匀浆过程中添加，无需额外的工艺改进且成本较低，因而更加适合现在的锂离子电池制造工艺，被誉为最有前景的补锂技术。

2、目前广泛研究的正极补锂材料li 5feo 4能够释放四个li离子，具有较高的理论容量，且其反萤石结构导致其具有脱锂不可逆性，是一种理想的阴极补锂添加剂。

3、然而，由于li5feo4其本身导电性能极差，在电芯应用中会造成电芯内阻增大从而进一步影响电芯循环寿命，因此为改善电芯循环性能，降低电芯dcr内阻，需要对li5feo4材料进行改性从而提高其导电性能，目前现有技术主要通过在其表面进行碳包覆修饰形成碳导电网络从而提高其导电性，但通过引入碳材料进行包覆一方面并不足以达到降低电芯内阻的效果，另一方面也会使电芯产气问题更加严重。

4、因此需要本发明涉及的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法。

技术实现思路

1、基于此，为了解决背景技术中存在导电性、稳定性较差以及材料表面残余碱含量高的问题，本发明提出了一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法。

2、本发明的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：1.一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，包括以下步骤：

3、s1：将纳米铁氧化合物与锂源高速混合均匀后在惰性气氛中进行第一次烧结，然后对烧结物料进行粉碎得到li5feo4。

4、s2:将一定比例的锂源、磷源、硅源、锗源、溴源投入球磨罐中，加入一定比例不同规格的氧化锆球磨珠高速混合得到固态电解质待烧料。

5、s3：将s2得到固态电解质待烧料与s1得到已粉碎的li5feo4进行高速混合然后在惰性气氛下进行第二次烧结得到一种超导电的固态电解质包覆li5feo4。

6、进一步优选的，所述步骤s1中，纳米铁氧化合物的晶粒尺寸范围在20-50nm。

7、进一步优选的，所述步骤s1中，铁氧化合物为feo、fe2o3、fe3o4、feo2、feo3之中的一种或多种的组合。

8、进一步优选的，所述步骤s1中，锂源为lioh.h2o、li2co3、li2o、lino3之中一种或多种的组合。

9、进一步优选的，所述步骤s1中，惰性气氛为为氩气、氮气、氦气、氖气之中一种或多种的组合。

10、进一步优选的，所述步骤s1中，高速混合工艺为1000-2000rpm，混合时间为30-60min，第一次烧结工艺条件为480-550℃，烧结时间为20-40小时。

11、进一步优选的，所述步骤s1中，粉碎方式为采用埃尔派气流粉碎，工艺条件为喂料15-30hz,粉碎气压0.3-0.8mpa,分级频率为120-160hz，引风频率为30-45hz。

12、进一步优选的，所述步骤s2中，锂源为lioh.h2o、li2co3、li2o、li2s、lino3、ch3cooli之中一种或多种的组合。

13、进一步优选的，所述步骤s2中，磷源为p2s5、p4o6、pcl3、pcl5、h3po4、p2o5、p2o3之中一种或多种的组合。

14、进一步优选的，所述步骤s2中，锗源为ges2、geo、geo2、gecl4、gecl2之中一种或多种的组合。

15、进一步优选的，所述步骤s2中，溴源为libr、ibr、kbr、 nabr、nh4br之中一种或多种的组合。

16、进一步优选的，所述步骤s2中，不同规格的氧化锆球磨珠比例为0.1mm:0.5mm:0.8mm:1.5mm:3mm:5mm=2:1:1:1:1:1，球磨混合时间为20-40h。

17、进一步优选的，所述步骤s2中，陈化工艺条件为20-80℃，陈化时间为2-8h。

18、进一步优选的，所述步骤s3中，惰性气氛为为氩气、氮气、氦气、氖气之中一种或多种的组合。

19、进一步优选的，所述步骤s3中，所述第二次烧结工艺条件为400-480℃，烧结时间为1-4小时。

20、本发明的有益效果：

21、1.本发明通过固相混合加固相烧结的方法在li5feo4包覆一层超导电固态电解质，此合成方法工艺简单，且能通过较低的包覆量改善li5feo4本身导电性差这一痛点，通过增加超高离子导电性的固态电解质，以消除离子迁移的障碍，同时保持电解质其本身超离子导电的结构框架，可以达到降低li5feo4表面内阻，并且达到降低电芯内阻，改善电芯循环寿命的效果；并且可以通过控制固态电解质中ge2+比例，提高包覆层材料的环境耐受性。

技术特征：

1.一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.s2:将一定比例的锂源、磷源、硅源、锗源、溴源投入球磨罐中，加入一定比例不同规格的氧化锆球磨珠高速混合得到固态电解质待烧料。

3.s3：将s2得到固态电解质待烧料与s1得到已粉碎的li5feo4进行高速混合然后在惰性气氛下进行第二次烧结得到一种超导电的固态电解质包覆li5feo4。

4.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，纳米铁氧化合物的晶粒尺寸范围在20-50nm。

5.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，铁氧化合物为feo、fe2o3、fe3o4、feo2、feo3之中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，锂源为lioh.h2o、li2co3、li2o、lino3之中一种或多种的组合。

7.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，惰性气氛为为氩气、氮气、氦气、氖气之中一种或多种的组合。

8.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，高速混合工艺为1000-2000rpm，混合时间为30-60min，第一次烧结工艺条件为480-550℃，烧结时间为20-40小时。

9.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，粉碎方式为采用埃尔派气流粉碎，工艺条件为喂料15-30hz,粉碎气压0.3-0.8mpa,分级频率为120-160hz，引风频率为30-45hz。

10.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，锂源为lioh.h2o、li2co3、li2o、li2s、lino3、ch3cooli之中一种或多种的组合。

11.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，磷源为p2s5、p4o6、pcl3、pcl5、h3po4、p2o5、p2o3之中一种或多种的组合。

12.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，锗源为ges2、geo、geo2、gecl4、gecl2之中一种或多种的组合。

13.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，溴源为libr、ibr、kbr、 nabr、nh4br之中一种或多种的组合。

14.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，不同规格的氧化锆球磨珠比例为0.1mm:0.5mm:0.8mm:1.5mm:3mm:5mm=2:1:1:1:1:1，球磨混合时间为20-40h。

15.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，陈化工艺条件为20-80℃，陈化时间为2-8h。

16.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s3中，惰性气氛为为氩气、氮气、氦气、氖气之中一种或多种的组合。

17.根据权利要求1所述的一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述步骤s3中，所述第二次烧结工艺条件为400-480℃，烧结时间为1-4小时。

技术总结
本发明提供了一种具有高离子导电性的正极补锂剂制备方法，包括以下步骤：S1：将纳米铁氧化合物与锂源高速混合均匀后在惰性气氛中进行第一次烧结，然后对烧结物料进行粉碎得到Li<subgt;5</subgt;FeO<subgt;4，</subgt;S2:将一定比例的锂源、磷源、硅源、锗源、溴源投入球磨罐中，加入一定比例不同规格的氧化锆球磨珠高速混合得到固态电解质待烧料；本发明通过固相混合加固相烧结的方法在Li<subgt;5</subgt;FeO<subgt;4</subgt;包覆一层超导电固态电解质，此合成方法工艺简单，且能通过较低的包覆量改善Li<subgt;5</subgt;FeO<subgt;4</subgt;本身导电性差这一痛点，通过增加超高离子导电性的固态电解质，以消除离子迁移的障碍，同时保持电解质其本身超离子导电的结构框架，可以达到降低Li<subgt;5</subgt;FeO<subgt;4</subgt;表面内阻，并且达到降低电芯内阻，改善电芯循环寿命的效果。

技术研发人员：唐晓伟,罗扬,唐姣君,林旺,刘彬,高润
受保护的技术使用者：江西赣锋锂电科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31