1.本技术属于电极活性材料技术领域,尤其涉及一种补锂复合材料及其制备方法和正极材料、二次电池。
背景技术:2.在正极浆料中加入少量正极补锂添加剂,是一种有效的锂离子电池补锂方法。然而,现有的正极补锂添加剂材料中含有较多残留的锂源,这些残留的锂源会与空气中的水和二氧化碳反应生成残碱,而在正极浆料的制备过程中,这些残碱会与粘结剂发生反应,并且在正极浆料搅拌过程中易发生化学凝胶,从而影响正极片的质量。此外,在高温条件下,残碱还会与电解质溶液发生反应,生成气体或固体物质,增大电池产气或阻抗,造成电池性能的下降。
3.因此,如何开发一种能有效阻止残碱生成和溶出的补锂材料是目前亟待解决的问题。
技术实现要素:4.本技术的目的在于提供一种补锂复合材料及其制备方法和正极材料、二次电池,旨在解决现有的正极补锂添加剂容易生成残碱导致电池电化学性能下降的问题。
5.为实现上述申请目的,本技术采用的技术方案如下:
6.第一方面,本技术提供一种补锂复合材料,包括补锂材料和包覆在补锂材料表面的包覆层,包覆层含有阴离子表面活性剂。
7.第二方面,本技术提供一种补锂复合材料的制备方法,包括以下步骤:
8.配制含有阴离子表面活性剂的溶液;
9.将补锂材料加入含有阴离子表面活性剂的溶液中进行混合处理,然后进行干燥处理,得到补锂复合材料。
10.第三方面,本技术提供一种正极材料,该正极材料含有本技术提供的补锂复合材料或由本技术提供的补锂复合材料的制备方法制得的补锂复合材料。
11.第四方面,本技术提供一种二次电池,该二次电池含有本技术提供的正极材料。
12.与现有技术相比,本技术具有如下有益效果:
13.本技术第一方面提供的补锂复合材料,包含有补锂材料和包覆在补锂材料表面的包覆层,包覆层含有阴离子表面活性剂,其所包含的补锂材料可用于补锂,当电池在首圈充电过程中,补锂材料可以补充负极形成sei膜而消耗的锂离子,使电池体系内的锂离子保持充裕,从而提高电池首次充电效率和整体电化学性能。所包含的阴离子表面活性剂包覆层有效阻止残碱生成,可以降低补锂材料的残碱值,可以缓解残碱对正极浆料中粘结剂的破坏,降低正极浆料粘度,从而达到涂布均匀,提升正极片质量。此外,阴离子表面活性剂紧密的附着于补锂材料表面,可以增加材料结构的稳定性,可以防止补锂材料团聚,有利于充分发挥补锂材料的补锂作用,从而进一步提升电池首次充电效率和整体电化学性能。
14.本技术第二方面提供的补锂复合材料的制备方法,先配制含有阴离子表面活性剂的溶液;然后将补锂材料加入含有阴离子表面活性剂的溶液中进行混合处理,然后进行干燥处理,得到补锂复合材料。本技术通过利用阴离子表面活性剂对补锂材料进行包覆,有利于充分发挥补锂材料的补锂作用,提升电池首次充电效率和整体电化学性能。此外,该制备过程简单可控,生产成本低,易于工业化生产。
15.本技术第三方面提供的正极材料,由于含有本技术提供的补锂复合材料或含有本技术提供的补锂复合材料的制备方法制得的补锂复合材料,因此,该正极材料的补锂效果和结构稳定性好。
16.本技术第四方面提供的二次电池,由于含有本技术提供的正极材料,因此,能够提高该二次电池的电化学性能。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本技术实施例提供的补锂复合材料的制备方法的制备工艺流程图;
19.图2是本技术实施例提供的补锂复合材料的结构示意图;
20.图3是本技术实施例提供的补锂复合材料的结构示意图;
21.其中,图中各附图标记:
22.1-补锂材料核体,2-包覆层,21-疏水区,22-亲水区。
具体实施方式
23.为了使本技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术,并不用于限定本技术。
24.本技术中,术语“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,a和/或b,可以表示:单独存在a,同时存在a和b,单独存在b的情况。其中a,b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
25.本技术中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,“a,b,或c中的至少一项(个)”,或,“a,b,和c中的至少一项(个)”,均可以表示:a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c,其中a,b,c分别可以是单个,也可以是多个。
26.应理解,在本技术的各种实施例中,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,部分或全部步骤可以并行执行或先后执行,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
27.在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本技术。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
28.本技术实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量,也可以表示各组分间重量的比例关系,因此,只要是按照本技术实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本技术实施例说明书公开的范围之内。具体地,本技术实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
29.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,用来将目的如物质彼此区分开,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如,在不脱离本技术实施例范围的情况下,第一xx也可以被称为第二xx,类似地,第二xx也可以被称为第一xx。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
30.本技术实施例第一方面提供一种补锂复合材料,包括补锂材料和包覆在补锂材料表面的包覆层,包覆层含有阴离子表面活性剂。
31.本技术实施例提供的补锂复合材料,包含有补锂材料和包覆在补锂材料表面的包覆层,包覆层含有阴离子表面活性剂,其所包含的补锂材料可用于补锂,当电池在首圈充电过程中,补锂材料可以补充负极形成sei膜而消耗的锂离子,使电池体系内的锂离子保持充裕,从而提高电池首次充电效率和整体电化学性能。所包含的阴离子表面活性剂包覆层有效阻止残碱生成,可以降低补锂材料的残碱值,可以缓解残碱对正极浆料中粘结剂的破坏,降低正极浆料粘度,从而达到涂布均匀,提升正极片质量。此外,阴离子表面活性剂紧密的附着于补锂材料表面,可以增加材料结构的稳定性,可以防止补锂材料团聚,有利于充分发挥补锂材料的补锂作用,从而进一步提升电池首次充电效率和整体电化学性能。
32.在实施例中,阴离子表面活性剂所含的疏水基团至少是部分结合在补锂材料的表面,或阴离子表面活性剂所含的亲水基团是部分结合在补锂材料的表面。其中,阴离子表面活性剂所含的疏水基团至少是部分结合在补锂材料的表面中的“至少”表示可以是部分,也可以是全部。例如,如图2所示,阴离子表面活性剂所含的疏水基团(烷基碳链端)全部结合在补锂材料核体1的表面,可以理解为阴离子表面活性剂所含的疏水基团全部分布在补锂材料核体1的表面,形成疏水区21;阴离子表面活性剂所含的亲水基团(硫酸盐端(-mso4)或磺酸盐端)全部分布在疏水区表面,形成亲水区22,疏水区21和亲水区22构成包覆层2。疏水区21的厚度为0.5~350nm,亲水区22的厚度为1~150nm,并且在实际应用中,应该选择疏水区21的厚度大于亲水区22的厚度,可以提高补锂材料结构的稳定性,防止外界环境对其的侵蚀,延长补锂材料的使用寿命,减少储存成本。又例如,如图3所示,阴离子表面活性剂所含的疏水基团部分结合在补锂材料核体1的表面,阴离子表面活性剂所含的亲水基团是部分结合在补锂材料核体1的表面,可以指的是阴离子表面活性剂所含的疏水基团大部分分布在补锂材料核体1的表面,阴离子表面活性剂所含的亲水基团小部分分布在补锂材料核体1的表面,从而该分布在补锂材料表面的大部分疏水基团和小部分亲水基团可以形成疏水区21,仅有小部分的疏水基团分布在该疏水区21的表面,而大部分亲水基团则是分布在该疏水区21的表面,而该分布在该疏水区21表面的小部分疏水基团和大部分亲水基团形成亲水区22,该疏水区21和亲水区22共同构成包覆层2。本技术提供的包覆层2所含的疏水区21是分布在补锂材料的表面,一方面可以起到保护补锂材料的作用,隔绝补锂材料与空气接触,避免空气中的水、氧气和二氧化碳等对补锂材料的腐蚀,提高补锂材料的稳定性;另一方面可以有效阻止残碱生成,可以降低补锂材料的残碱值,可以缓解残碱对正极浆料中粘结剂的破坏,降低正极浆料粘度,从而达到涂布均匀,改善正极片质量。
33.在实施例中,阴离子表面活性剂的含量占补锂复合材料的总质量的0.1~50%,例如,0.1%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、20%、30%、40%、50%。在本实施例提供的阴离子表面活性剂的含量范围内,有利于阴离子表面活性剂紧密结合在补锂材料表面,增加材料结构的稳定性,可以有效防止补锂材料团聚,可使补锂材料的补锂作用达到最优。
34.在实施例中,阴离子表面活性剂包括烷基磺酸盐阴离子表面活性剂、烷基硫酸盐阴离子表面活性剂中的至少一种。例如,阴离子表面活性剂为烷基磺酸盐阴离子表面活性剂,或者阴离子表面活性剂为烷基硫酸盐阴离子表面活性剂,或者阴离子表面活性剂包括烷基磺酸盐阴离子表面活性剂和烷基硫酸盐阴离子表面活性剂。
35.在实施例中,烷基磺酸盐阴离子表面活性剂中的烷基的碳原子数为10~20。烷基磺酸盐阴离子表面活性剂中的磺酸盐包括碱金属磺酸盐和碱土金属磺酸盐中的至少一种。碱金属磺酸盐选自磺酸钠、磺酸钾、磺酸铷、磺酸铯和磺酸钫中的至少一种。碱土金属磺酸盐选自磺酸铍、磺酸镁、磺酸钙、磺酸锶和磺酸钡中的至少一种。例如,碱金属磺酸盐对应的烷基磺酸盐阴离子表面活性剂可以是十烷基磺酸钠、十一烷基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十三烷基磺酸钠、十四烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十八烷基磺酸钠、十烷基磺酸钾、十二烷基磺酸钾。碱土金属磺酸盐对应的烷基磺酸盐阴离子表面活性剂可以是十烷基磺酸镁、十二烷基磺酸镁。
36.在实施例中,烷基硫酸盐阴离子表面活性剂中的烷基的碳原子数为10~20。烷基硫酸盐阴离子表面活性剂中的硫酸盐包括碱金属硫酸盐和碱土金属硫酸盐中的至少一种。碱金属硫酸盐选自硫酸钠、硫酸钾、硫酸铷、硫酸铯和硫酸钫中的至少一种。碱土金属硫酸盐分别独立选自硫酸铍、硫酸镁、硫酸钙、硫酸锶和硫酸钡中的至少一种。例如,碱金属磺酸盐对应的烷基磺酸盐阴离子表面活性剂可以是十烷基硫酸钠、十一烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十三烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠、十烷基硫酸钾、十二烷基硫酸钾。碱土金属磺酸盐对应的烷基磺酸盐阴离子表面活性剂可以是十烷基硫酸镁、十二烷基硫酸镁。
37.在实施例中,包覆层的厚度为1nm~5μm,例如1nm、5nm、10nm、20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、200nm、300nm、400nm、600nm、800nm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm。在本实施例提供的包覆层的厚度范围内,可以调节补锂复合材料的粒径,有利于充分发挥补锂材料的补锂作用,提高材料的稳定性,从而提升电池首次充电效率和整体电化学性能。
38.在实施例中,所述补锂材料的分子式为li
xay
oz,其中,a包括ni、co、fe、cu、mg、mn、cr、zn、ti、zr中的至少一种,1<x<10,0<y<4,0<z<8,优选为1<x<7,1≤y<4,1<z<5。在具体的实施例中,补锂材料的分子式可以为但不限于li2nio2、li2cuo2、li6coo4、li5feo4、li5alo4、li6co
0.5
mn
0.5
o4、li
6 ni
0.5
co
0.5
o4。这些补锂材料可用于补锂,当电池在首圈充电过程中,补锂材料可以补充负极形成sei膜而消耗的锂离子,使电池体系内的锂离子保持充裕,从而提高电池首次充电效率和整体电化学性能。
39.在实施例中,补锂材料的形貌可以根据需要进行控制,如颗粒或其他形貌。补锂材料优选为颗粒形貌,其可以是一次颗粒或二次颗粒。补锂材料的粒径满足:0.1μm≤d50≤100μm,补锂复合材料的粒径满足:0.1μm≤d50≤100μm,复合材料的比表面为0.1~100m2/g。在本技术实施例提供的补锂材料的粒径和复合材料的粒径、比表面积范围内,有利于充
分发挥补锂材料的补锂作用,提高材料的稳定性,从而提升电池首次充电效率和整体电化学性能。在具体的实施例中,补锂材料的粒径可以为但不限于0.1μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm、20μm、22μm、25μm、50μm、75μm、100μm。补锂复合材料的粒径可以为但不限于0.1μm、1μm、3μm、5μm、7μm、9μm、11μm、13μm、15μm、17μm、19μm、21μm、23μm、25μm、27μm、29μm、30μm、60μm、100μm。
40.本技术实施例第二方面提供一种补锂复合材料的制备方法,包括以下步骤:
41.s10:配制含有阴离子表面活性剂的溶液;
42.s20:将补锂材料加入含有阴离子表面活性剂的溶液中进行混合处理,然后进行干燥处理,得到补锂复合材料。
43.本技术实施例提供的补锂复合材料的制备方法,先配制含有阴离子表面活性剂的溶液;然后将补锂材料加入含有阴离子表面活性剂的溶液中进行混合处理,然后进行干燥处理,得到补锂复合材料。本技术通过利用阴离子表面活性剂对补锂材料进行包覆,有利于充分发挥补锂材料的补锂作用,提升电池首次充电效率和整体电化学性能。此外,该制备过程简单可控,生产成本低,易于工业化生产。
44.上述步骤s10中,配制含有阴离子表面活性剂的溶液的方法包括:按照阴离子表面活性剂和溶剂的质量比为1:(0.1~3.5),将阴离子表面活性剂加入溶剂中溶解,得到含有阴离子表面活性剂的溶液。
45.在实施例中,溶剂可以选自水溶剂、有机溶剂中的至少一种。例如,水溶剂可以选自氨水、水中的至少一种。有机溶剂可以选自乙醇、甲醇、乙二醇、丁醇、异丁醇、nmp、正丁醇中的至少一种。
46.上述步骤s20中,在惰性气氛下,将补锂材料加入含有阴离子表面活性剂的溶液中混合,使含有阴离子表面活性剂的溶液均匀吸附在补锂材料的表面上,然后进行干燥处理,使含有阴离子表面活性剂的溶液中的溶剂完全挥发,得到阴离子表面活性剂包覆补锂材料的补锂复合材料。
47.在实施例中,干燥处理的步骤可以包括:在40~130℃的温度下搅拌1~5h,也即是在40~130℃的温度条件下,按照60~1200rpm/min的转速搅拌1~5h,使含有阴离子表面活性剂的溶液中的溶剂完全挥发。若采用本实施例的干燥处理的步骤时,用于溶解阴离子表面活性剂的溶剂可以选自水溶剂、有机溶剂中的至少一种。
48.在具体的实施例中,溶剂为水,按照阴离子表面活性剂和水的质量比为1:(0.1~3.5),将阴离子表面活性剂加入水中溶解,得到含有阴离子表面活性剂的溶液;将补锂材料加入含有阴离子表面活性剂的溶液中进行混合处理后,在40~130℃的温度下搅拌1~5h,使含有阴离子表面活性剂的溶液中的水完全挥发,疏水基团全部分布在补锂材料的表面形成疏水区,亲水基团全部分布在疏水区的表面形成亲水区,也即是阴离子表面活性剂中含有烷基碳链端分布在补锂材料的表面形成疏水区,含硫酸盐端或磺酸盐端分布在疏水区的表面形成亲水区,得到补锂复合材料。
49.在具体的实施例中,溶剂为水和乙醇的混合溶剂,按照阴离子表面活性剂和混合溶剂的质量比为1:(0.1~3.5),将阴离子表面活性剂加入混合溶剂中溶解,得到含有阴离子表面活性剂的溶液;将补锂材料加入含有阴离子表面活性剂的溶液中进行混合处理后,在40~130℃的温度下搅拌1~5h,使含有阴离子表面活性剂的溶液中的混合溶剂完全挥
发,疏水基团大部分分布在补锂材料的表面,亲水基团仅有小部分分布在补锂材料的表面,从而该分布在补锂材料表面的大部分疏水基团和小部分亲水基团形成疏水区,仅有小部分的疏水基团分布在该疏水区的表面,而大部分亲水基团则是分布在该疏水区的表面,从而分布在该疏水区表面的小部分疏水基团和大部分亲水基团形成亲水区,也即是阴离子表面活性剂中含烷基碳链端大部分分布在补锂材料的表面,含硫酸盐或磺酸盐端仅有小部分是分布在补锂材料的表面,得到补锂复合材料。
50.在其他的实施例中,干燥处理的步骤还可以包括:采用冷冻干燥机进行干燥处理。具体的,采用冷冻干燥机将吸附在补锂材料表面上的含有阴离子表面活性剂的溶液所含的溶剂先冻结成固态,然后其中的溶剂从固态升华成气态,达到干燥溶剂的目的。若采用本实施例利用冷冻干燥机干燥溶剂的干燥处理的方法时,用于溶解阴离子表面活性剂的溶剂为水溶剂,例如,水、氨水、水和氨水的混合液。
51.本技术实施例第三方面提供一种正极材料,该正极材料含有本技术提供的补锂复合材料或由本技术提供的补锂复合材料的制备方法制得的补锂复合材料。
52.本技术实施例提供的正极材料,由于含有本技术提供的补锂复合材料或含有本技术提供的补锂复合材料的制备方法制得的补锂复合材料,因此,该正极材料的导电性和结构稳定性好。
53.本技术实施例第四方面提供一种二次电池,该二次电池含有本技术提供的正极材料。
54.本技术实施例提供的二次电池,由于含有本技术提供的正极材料,因此,能够提高该二次电池的电化学性能。
55.下面结合具体实施例进行说明。
56.实施例1
57.本实施例提供一种补锂复合材料及其制备方法。该补锂复合材料包括补锂材料li2ni
0.5
cu
0.5
o2和包覆在li2ni
0.5
cu
0.5
o2表面的十二烷基硫酸钠包覆层;其中,十二烷基硫酸钠包覆层包含有分布在补锂材料li2ni
0.5
cu
0.5
o2表面的十二烷基疏水区和分布在十二烷基疏水区表面的硫酸钠端亲水区。
58.本实施例的补锂复合材料的制备方法,包括以下步骤:
59.s10:按照十二烷基硫酸钠占补锂复合材料的总质量的0.1%,称取十二烷基硫酸钠溶于水中,得到十二烷基硫酸钠水溶液;
60.s20:在氮气气氛下,将li2ni
0.5
cu
0.5
o2补锂材料加入十二烷基硫酸钠水溶液中混合均匀,然后在40℃的条件下搅拌3h,得到十二烷基硫酸钠包覆li2ni
0.5
cu
0.5
o2补锂材料的补锂复合材料。
61.经检测,li2ni
0.5
cu
0.5
o2内核的粒径为1.34μm,十二烷基硫酸钠包覆层的厚度为15nm,十二烷基疏水区的厚度为9nm,硫酸钠端亲水区的厚度为6nm,补锂复合材料d50粒径为1.35μm,补锂复合材料的比表面为0.56m2/g。
62.实施例2
63.本实施例提供一种补锂复合材料及其制备方法。该补锂复合材料包括补锂材料li2ni
0.5
cu
0.5
o2和包覆在li2ni
0.5
cu
0.5
o2表面的十二烷基硫酸钠包覆层;其中,十二烷基硫酸钠包覆层包含有分布在补锂材料li2ni
0.5
cu
0.5
o2表面的十二烷基疏水区和分布在十二烷基
疏水区表面的硫酸钠端亲水区。
64.本实施例的补锂复合材料的制备方法,包括以下步骤:
65.s10:按照十二烷基硫酸钠占补锂复合材料的总质量的1%,称取十二烷基硫酸钠溶于水中,得到十二烷基硫酸钠水溶液;
66.s20:在氮气气氛下,将li2ni
0.5
cu
0.5
o2补锂材料加入十二烷基硫酸钠水溶液中混合均匀,然后在40℃的条件下搅拌3h,得到十二烷基硫酸钠包覆li2ni
0.5
cu
0.5
o2补锂材料的复合材料。
67.经检测,li2ni
0.5
cu
0.5
o2内核的粒径为1.34μm,十二烷基硫酸钠包覆层的厚度为98nm,十二烷基疏水区的厚度为78nm,硫酸钠端亲水区的厚度为20nm,补锂复合材料d50粒径为1.45μm,补锂复合材料的比表面为0.56m2/g。
68.实施例3
69.本实施例提供一种补锂复合材料及其制备方法。该补锂复合材料包括补锂材料li2ni
0.5
cu
0.5
o2和包覆在li2ni
0.5
cu
0.5
o2表面的十二烷基硫酸钠包覆层;其中,十二烷基硫酸钠包覆层包含有分布在补锂材料li2ni
0.5
cu
0.5
o2表面的十二烷基疏水区和包覆在十二烷基疏水区表面的硫酸钠端亲水区。
70.本实施例的补锂复合材料的制备方法,包括以下步骤:
71.s10:按照十二烷基硫酸钠占补锂复合材料的总质量的5%,称取十二烷基硫酸钠溶于水中,得到十二烷基硫酸钠水溶液;
72.s20:在氮气气氛下,将li2ni
0.5
cu
0.5
o2补锂材料加入十二烷基硫酸钠水溶液中混合均匀,然后在40℃的条件下搅拌3h,得到十二烷基硫酸钠包覆li2ni
0.5
cu
0.5
o2补锂材料的补锂复合材料。
73.经检测,li2ni
0.5
cu
0.5
o2内核的粒径为1.34μm,十二烷基硫酸钠包覆层的厚度为189nm,十二烷基疏水区的厚度为140,硫酸钠端亲水区的厚度为49nm,补锂复合材料d50粒径为1.51μm,补锂复合材料的比表面为0.56m2/g。
74.实施例4
75.本实施例提供一种补锂复合材料及其制备方法。该补锂复合材料包括补锂材料li2ni
0.5
cu
0.5
o2和包覆在li2ni
0.5
cu
0.5
o2表面的十二烷基硫酸钠包覆层;其中,十二烷基硫酸钠包覆层包含有分布在补锂材料li2ni
0.5
cu
0.5
o2表面的十二烷基疏水区和分布在十二烷基疏水区表面的硫酸钠端亲水区。
76.本实施例的补锂复合材料的制备方法,包括以下步骤:
77.s10:按照十二烷基硫酸钠占补锂复合材料的总质量的10%,称取十二烷基硫酸钠溶于水中,得到十二烷基硫酸钠水溶液;
78.s20:在氮气气氛下,将li2ni
0.5
cu
0.5
o2补锂材料加入十二烷基硫酸钠水溶液中混合均匀,然后在40℃的条件下搅拌3h,得到十二烷基硫酸钠包覆li2ni
0.5
cu
0.5
o2补锂材料的补锂复合材料。
79.经检测,li2ni
0.5
cu
0.5
o2内核的粒径为1.34μm,十二烷基硫酸钠包覆层的厚度为350nm,十二烷基疏水区的厚度为230,硫酸钠端亲水区的厚度为120nm,补锂复合材料d50粒径为1.69μm,补锂复合材料的比表面为0.56m2/g。
80.实施例5
81.本实施例提供一种补锂复合材料及其制备方法。该补锂复合材料包括补锂材料li2ni
0.5
cu
0.5
o2和包覆在li2ni
0.5
cu
0.5
o2表面的十烷基磺酸钾包覆层;其中,十烷基磺酸钾包覆层包含有分布在补锂材料li2ni
0.5
cu
0.5
o2表面的十烷基疏水区和分布在十烷基疏水区表面的磺酸钾端亲水区。
82.本实施例的补锂复合材料的制备方法,包括以下步骤:
83.s10:按照十烷基磺酸钾占补锂复合材料的总质量的5%,称取十烷基磺酸钾溶于水中,得到十烷基磺酸钾水溶液;
84.s20:在氮气气氛下,将li2ni
0.5
cu
0.5
o2补锂材料加入十烷基磺酸钾水溶液中混合均匀,然后在40℃的条件下搅拌3h,得到十烷基磺酸钾包覆li2ni
0.5
cu
0.5
o2补锂材料的补锂复合材料。
85.经检测,li2ni
0.5
cu
0.5
o2内核的粒径为1.34μm,十烷基磺酸钾包覆层的厚度为189nm,十烷基疏水区的厚度为134nm,磺酸钾亲水区的厚度为55nm,补锂复合材料d50粒径为1.51μm,补锂复合材料的比表面为0.56m2/g。
86.实施例6
87.本实施例提供一种补锂复合材料及其制备方法。该补锂复合材料包括补锂材料li6co
0.5
mn
0.5
o4和包覆在li6co
0.5
mn
0.5
o4表面的十二烷基磺酸钠包覆层;其中,十二烷基磺酸钠包覆层包含有分布在补锂材料li2ni
0.5
cu
0.5
o2表面的十二烷基疏水区和分布在十二烷基疏水区表面的磺酸钠端亲水区。
88.本实施例的补锂复合材料的制备方法,包括以下步骤:
89.s10:按照十二烷基磺酸钠占补锂复合材料的总质量的5%,称取十二烷基磺酸钠溶于水中,得到十二烷基磺酸钠水溶液;
90.s20:在氮气气氛下,将li6co
0.5
mn
0.5
o4补锂材料加入十二烷基磺酸钠水溶液中混合均匀,然后在40℃的条件下搅拌3h,得到十二烷基磺酸钠包覆li6co
0.5
mn
0.5
o4补锂材料的补锂复合材料。
91.经检测,li6co
0.5
mn
0.5
o4内核的粒径为1.34μm,十二烷基磺酸钠包覆层的厚度为180nm,十二烷基疏水区的厚度为136nm,磺酸钠端亲水区的厚度为44nm,补锂复合材料d50粒径为1.47μm,补锂复合材料的比表面为0.55m2/g。
92.对比例1本对比例提供一种补锂材料li2ni
0.5
cu
0.5
o2,不含阴离子表面活性剂包覆层。
93.对比例2
94.本对比例提供一种补锂材料li6co
0.5
mn
0.5
o4,不含阴离子表面活性剂包覆层。
95.相关性能测试分析:
96.1.锂离子电池组装:
97.将上述实施例1~6提供的补锂复合材料和对比例1~2提供的补锂材料分别按照如下方法组装成正极电极和锂离子电池:
98.将实施例1~6提供的补锂复合材料和对比例1~2提供的补锂材料分别与lifepo4正极材料按照95:5的质量比混合,得到混合物,然后将混合物、聚偏氟乙烯、sp-li按照95:3:2的质量进行混合球磨,得到正极浆料,将正极浆料涂覆在铝箔表面,辊压,在110℃的温度下真空干燥过夜,得到正极片;
99.负电极:锂金属片;隔膜:聚丙烯微孔隔;
100.电解液:将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照3:7的体积比混合,并加入lipf6,形成电解液,lipf6的浓度为1mol/l;
101.锂离子电池组装:按照锂金属片-隔膜-电解液-正极片的结构在惰性气氛手套箱内组装成锂离子电池。
102.2.锂离子电池电化学性能测试分析:
103.将包含有实施例1~6提供的补锂复合材料的正极片的电池分别记作实施例s1~s6,将包含有对比例1~2补锂材料的电池分别记作对比例ds1~ds2,首次充放电测试以0.066c进行,测试电压为2.5v-4.3v,后以2c进行200圈循环测试,测试电压为2.5v-3.75v,电池电化学性能测试结果如下表1所示:
104.表1
[0105][0106]
从表1中可以看出,实施例s1~s5首次充放电克比容量、容量保持率明显高于对比例ds1~ds2,首次充电克比容量可高达177.5mah/g,而对比例ds1、ds2中的首次充电克比容量最高仅可达到163.3mah/g,说明本技术采用阴离子表面活性剂包覆补锂材料,可降低补锂材料表面残碱值,提高其结构稳定性,与正极材料复配使用时,可更充分的发挥出其补锂的性能。
[0107]
以上所述仅为本技术的较佳实施例而已,并不用以限制本技术,凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。