一种二次电池正极材料预离子化组合物的制作方法

本发明涉及二次电池，具体是指一种二次电池正极材料预离子化组合物。

背景技术：

1、在二次电池中，

2、预离子化是指在电池制造过程中，在电极材料中预先注入一些离子，旨在改善电池的性能，特别是在初始循环中，因为这样可以提前在电极中形成存储位置，从而缩短电池的形成期。

3、预离子化有助于提高电池的能量密度和循环稳定性，减少电池的形成期，从而改善电池的性能。目前主要的预离子化集中在预锂化、预钠化和预钾化等方面。为便于理解，以下从钠离子电池角度对预离子化进行具体介绍。

4、钠离子电池为解决锂离子电池的可持续性、安全性、成本和锂资源供应等问题提供了一种解决方案。并且，钠离子电池凭借其资源丰富，成本低廉，安全性高等优点被认为将在未来可再生能源的大规模储存中扮演着重要的角色。

5、钠离子电池目前的发展主要取决于正负极材料的发展，目前的正极材料主要有氧化物正极材料，聚阴离子正极材料，普鲁士蓝类正极材料等，而负极材料主要有合金负极材料，碳基负极材料和有机负极材料等。由于在最初的循环中，界面膜的生成会不可逆的消耗活性的钠离子，这种现象在全电池中更加明显。负极材料的首周库伦效率普遍较低，在进行全电池设计时难以实现正负极材料的效率匹配，导致电极材料不能得到充分的利用，这大大限制钠离子电池应用。而作为一种电池储能技术，提高电池能源密度是永恒的追求。针对上述问题，为更有效的实现效率匹配和高能量密度电池的追求，研究者通过补钠技术在电池体系中引入了额外的钠源（补钠剂）以补偿电池循环中活性钠离子的不可逆损失。

6、目前的补钠策略，包括电化学补钠法，化学补钠法，牺牲盐添加剂等。化学补钠法和牺牲盐补钠剂凭借其可大规模实施的优点备受关注。集中研究较多的补钠剂主要缺点是分解电压过高和产气现象严重，如草酸钠，碳酸钠导电性较差，过高的氧化分解电位对电解液提出了更高了需求，并且其分解时大量产气造孔行为还破坏了电极结构。而铬酸钠，镍酸钠，磷化钠等虽然分解电压较低，但分解产物不具有电化学活性，不仅破坏了电池的导电网络，还对提高电池能量密度不利。最重要的是，目前的补钠剂的理论比容量都太低（如cn110112475 a），且功能单一，限制了钠离子电池的发展。锂离子电池预钾离子电池的情况也与之类型。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种二次电池正极材料预离子化组合物，具有分解电压低、比容量高、循环性能优异和倍率性能好的特点。

2、本发明可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明公开了一种二次电池正极材料预离子化组合物，li该组合物由碱金属环状化合物和碱金属链状化合物混合反应制得，碱金属环状化合物为m2cxox()，碱金属链状化合物为m2cyoy+2,其中6≥ x≥ 3，6≥ y≥ 2，碱金属m为li、na和/或k。

4、进一步地，预离子化组合物为预钠化组合物，其制备方法包括以下步骤：

5、步骤1、配置预钠化试剂；将多环芳烃、芳香酮分别和等摩尔量的金属钠加入到醚类溶剂中，搅拌溶解得到预钠化试剂；

6、步骤2、牺牲盐的富钠化；将碱金属m为na的环状化合物和碱金属m为na的链状化合物的粉末投入到离心管，按计量比加入预钠化试剂，反应后通过离心收集粉末，并用醚溶剂洗涤，即可得到预钠化组合物。

7、进一步地，预离子化组合物为预锂化组合物，其制备方法包括以下步骤：

8、步骤1、配置预锂化试剂；将多环芳烃、芳香酮分别和等摩尔量的金属锂加入到醚类溶剂中，搅拌溶解得到预锂化试剂；

9、步骤2、牺牲盐的富锂化；将碱金属m为li的环状化合物和碱金属m为li的链状化合物的粉末投入到离心管，按计量比加入预锂化试剂，反应后通过离心收集粉末，并用醚溶剂洗涤，即可得到预锂化组合物。

10、进一步地，预离子化组合物为预钾化组合物，其制备方法包括以下步骤：

11、步骤1、配置预钾化试剂；将多环芳烃、芳香酮分别和等摩尔量的金属钾加入到醚类溶剂中，搅拌溶解得到预钾化试剂；

12、步骤2、牺牲盐的富钾化；将碱金属m为k的环状化合物和碱金属m为k的链状化合物的粉末投入到离心管，按计量比加入预钾化试剂，反应后通过离心收集粉末，并用醚溶剂洗涤，即可得到预钾化组合物。

13、进一步地，多环芳烃选自于萘、联苯、蒽、菲和/或芘中的一种或二种以上。

14、进一步地，芳香酮为9-芴酮和/或二苯酮。

15、进一步地，醚类溶剂为n ,n-二甲基甲酰胺、乙醚、二甲亚砜、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、乙腈中的一种或二种以上。

16、具体地，m为na的环状化合物为na2c3o3、na2c4o4、 na2c5o5和/或 na2c606中的一种或二种以上。

17、具体地，m为li的环状化合物为li2c3o3、li2c4o4、 li2c5o5和/或 li2c606中的一种或二种以上。

18、具体地，m为k的环状化合物为k2c3o3、k2c4o4、 k2c5o5和/或 k2c606中的一种或二种以上。

19、本发明一种二次电池正极材料预离子化组合物，具有如下的有益效果：

20、在性能上，使用富离子的碱金属补充剂作为牺牲盐，可以添加更少的碱金属补充剂完成更高的补离子效果；使用富离子后的组合物，氧化分解产生的碳填充在co2释放产生的孔，导电性较好的沉积碳优化了电池的导电网络，有利于电池的循环和倍率性能；同时大大的提高了正极材料的充电容量，完全补偿了负极首周成膜造成的不可逆的活性离子损失，大大提高了电池的能量密度。在制备方法上，使用化学预离子化的方法将低比容量的碱金属离子补充剂预离子化为高理论比容量的补离子化组合物，此种方法可大批量，大规模制备。

技术特征：

1.一种二次电池正极材料预离子化组合物，其特征在于：该组合物由碱金属环状化合物和碱金属链状化合物混合反应制得，所述碱金属环状化合物为m2cxox ()，所述碱金属链状化合物为m2cyoy+2 ,其中6≥ x≥ 3，6≥ y≥ 2，碱金属m为li、na和/或k。

2.根据权利要求1所述的二次电池正极材料预离子化组合物，其特征在于：所述预离子化组合物为预钠化组合物，其制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的二次电池正极材料预离子化组合物，其特征在于：所述预离子化组合物为预锂化组合物，其制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的二次电池正极材料预离子化组合物，其特征在于：所述预离子化组合物为预钾化组合物，其制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求2至4中任一项所述的二次电池正极材料预离子化组合物，其特征在于：所述多环芳烃选自于萘、联苯、蒽、菲和/或芘中的一种或二种以上。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的二次电池正极材料预离子化组合物，其特征在于：所述芳香酮为9-芴酮和/或二苯酮。

7. 根据权利要求2至4中任一项所述的二次电池正极材料预离子化组合物，其特征在于：所述醚类溶剂为n ,n-二甲基甲酰胺、乙醚、二甲亚砜、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、乙腈中的一种或二种以上。

8. 根据权利要求2所述的二次电池正极材料预离子化组合物，其特征在于：m为na的环状化合物为na2c3o3、na2c4o4、 na2c5o5和/或 na2c606中的一种或二种以上。

9. 根据权利要求3所述的二次电池正极材料预离子化组合物，其特征在于：m为li的环状化合物为li2c3o3、li2c4o4、 li2c5o5和/或 li2c606中的一种或二种以上。

10. 根据权利要求4所述的二次电池正极材料预离子化组合物，其特征在于：m为k的环状化合物为k2c3o3、k2c4o4、 k2c5o5和/或 k2c606中的一种或二种以上。

技术总结
本发明公开了一种二次电池正极材料预离子化组合物，该组合物由碱金属环状化合物和碱金属链状化合物混合反应制得，所述碱金属环状化合物为M<subgt;2</subgt;C<subgt;x</subgt;O<subgt;x</subgt;，所述碱金属链状化合物为M<subgt;2</subgt;C<subgt;y</subgt;O<subgt;y+2</subgt;,其中6≥x≥3，6≥y≥2，碱金属M为Li、Na和/或K。本发明的二次电池正极材料预离子化组合物具有分解电压低、比容量高、循环性能优异和倍率性能好的特点。

技术研发人员：曹余良,张世豪,请求不公布姓名
受保护的技术使用者：深圳珈钠能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6