用于锂二次电池组的正电极添加剂，其制备方法和包含其的用于锂二次电池组的正电极与流程

本发明涉及用于锂二次电池组的正电极添加剂或正电极添加剂材料，制备所述正电极添加剂或正电极添加剂材料的方法以及包含所述正电极添加剂或正电极添加剂材料的用于锂二次电池组的正电极。正电极添加剂材料可以改进大气稳定性。

背景技术：

1、二次电池组已被用作电动车辆或电池储能系统的大容量储能电池组，以及便携式电子仪器(例如移动电话、摄像机、笔记本电脑等)的小尺寸高性能能源。一直在进行研究，以提供用于便携式电子设备的便携式电子仪器的具有轻重量和低能量消耗的部件，并且对能够实现小尺寸和高容量的二次电池组的需求不断增加。

2、特别地，与镍锰电池组或镍镉电池组相比，锂二次电池组(其为代表性的二次电池组)具有高能量密度、较大的每单位面积容量、较低的自放电率和较长的使用寿命。此外，锂二次电池组不具有记忆效应，因此具有使用方便和较长使用寿命的特性。

3、锂二次电池组通过在由活性材料制成的正电极和负电极上进行锂离子的嵌入和脱嵌时发生的氧化和还原反应来产生电能，所述活性材料允许在电解质填充在正电极和负电极之间的状态下进行锂离子的嵌入和脱嵌。

4、这种锂二次电池组包括正电极、电解质、负电极等。为了确保电池组的较长使用寿命和可靠性，稳定地维持组成元件之间的界面反应是非常重要的。

5、在锂二次电池组中，通过将粘合剂与正电极活性材料和导电材料混合来制备其正电极，并通过将粘合剂与负电极活性材料和导电材料混合来制备其负电极。此外，为了改进电极性能并改进电池性能，可以通过进一步将各种功能性添加剂与如上文所述制备的混合物混合来制备正电极和负电极。

6、同时，已经使用允许锂离子的嵌入和脱嵌的各种石墨基材料作为用于锂二次电池组的负电极活性材料。然而，石墨基材料难以实现具有高能量密度的电池，因为石墨基材料具有较低的理论容量(372mah/g)。

7、在现有技术中，最近进行了将能够实现高理论容量的氧化硅或过渡金属氧化物应用于负电极活性材料的研究。然而，这种负电极活性材料具有的问题在于：由于负电极活性材料在初次充电时表现出的高度不可逆性，在初次充电之后产生约30％的初始电荷损失。

8、同时，为了解决在开发负电极活性材料时的限制，在现有技术中，已经提出了对用于克服负电极的不可逆容量损失的正电极添加剂的研究。例如，存在这样的方法，其中将包含过量的锂的正电极添加剂(例如li2nio2或li2cuo2)应用于正电极。

9、这种正电极添加剂包含过量的锂，并且氧化锂也残留在正电极添加剂的表面上。正电极添加剂中过量包含的锂或残留在正电极添加剂的表面上的氧化锂容易与大气中的水分或二氧化碳反应，从而形成副产物，例如li2co3或lioh。这种副产物通过其与电解质的子反应产生气体，并因此导致电池组的电化学特性变差。

10、本背景技术中公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景技术的理解，并且不应被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、在优选的方面中，提供了一种用于锂二次电池组的正电极添加剂材料，所述锂二次电池组例如通过抑制其表面上的副产物(例如li2co3和lioh)的形成而具有改进的大气稳定性，并具有优异的电化学特性。还提供了一种制备正电极添加剂材料的方法，和包含正电极添加剂材料的用于锂二次电池组的正电极。

2、本发明所属的领域的技术人员将理解，本发明旨在解决的技术问题不限于上述技术问题，并且通过以下描述将更清楚地理解其它技术问题。

3、在一个方面中，提供了一种用于锂二次电池组的正电极添加剂材料，所述正电极添加剂材料包含内核和包覆层，所述内核包含锂组分，所述包覆层形成在所述内核的表面上并包含式lim’o3的化合物，其中m’为ta或nb。

4、本文使用的术语“锂组分”是指在分子式中包含一个或多个锂原子的化合物(例如，共价化合物、离子化合物或盐)。优选的锂组分可以包括氧化物化合物或其盐形式(例如，锂-金属氧化物)，其可以形成颗粒并在溶剂体系(例如，水溶液、醇或极性非质子溶剂)中稳定存在。

5、内核可以包含式li2mo2的化合物，其中m为ni或cu。

6、内核可优选包含li2nio2，并且包覆层可优选包含litao3。

7、包覆层可以通过lioh与作为包覆材料前体的ta2(oc2h5)10的反应形成。例如，lioh可以存在于内核的表面上。

8、相对于100重量％的内核，包覆层的量可以为约1重量％至7重量％。

9、在另一个方面中，提供了一种制备正电极添加剂的方法。所述方法包括以下步骤：制备包含锂组分的内核；提供用于形成包覆层的ta基包覆材料前体；以及通过包覆材料前体与内核的表面的反应而在内核的表面上形成包覆层。

10、优选地，内核可以包含通过li2o与包含ni或cu的金属前体的反应而形成的粉末状态的式li2mo2的化合物，其中m为ni或cu。

11、内核通过以下步骤制备：制备包含li2o和金属前体的掺合物，并对所述掺合物进行造粒；以及在惰性气氛中加热所述掺合物，从而获得内核。

12、优选地，ta基包覆材料前体可以包括ta2(oc2h5)10。

13、包覆层可以通过以下步骤形成：在溶剂中分散内核和ta基包覆材料前体；通过溶剂中分散的内核和ta基包覆材料前体的反应而在内核的表面上产生包含包覆层的反应产物；在惰性气氛中干燥溶剂和反应产物；以及加热经干燥的反应产物，从而产生粉末形式的正电极添加剂材料。

14、包覆层可以通过lioh与作为包覆材料前体提供的ta2(oc2h5)10的反应形成。例如，lioh可以存在于内核的表面上。

15、在另一个方面中，提供了一种包含本文描述的正电极添加剂材料的用于锂二次电池组的正电极。

16、正电极可以进一步包含导电材料和粘合剂。

17、在本发明的另一个方面中，提供了一种包括本文描述的正电极的锂二次电池组。

18、锂二次电池组可以进一步包含负电极和电解质，所述负电极包含负电极活性材料。

19、还提供了一种包括本文描述的锂二次电池组的车辆。

20、下文公开了本发明的其它方面。

技术特征：

1.一种用于锂二次电池组的正电极添加剂材料，所述正电极添加剂材料包含：

2.根据权利要求1所述的用于锂二次电池组的正电极添加剂材料，其中，内核包含式li2mo2的化合物，其中m为ni或cu。

3.根据权利要求2所述的用于锂二次电池组的正电极添加剂材料，其中：

4.根据权利要求3所述的用于锂二次电池组的正电极添加剂材料，其中，通过内核表面上存在的锂、lioh或氧化锂与作为包覆材料前体的ta2(oc2h5)10的反应而形成包覆层。

5.根据权利要求1所述的用于锂二次电池组的正电极添加剂材料，其中，相对于100重量％的内核，包覆层的量为1重量％至7重量％。

6.一种制备锂二次电池组的正电极添加剂材料的方法，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的制备锂二次电池组的正电极添加剂材料的方法，其中，内核包含通过li2o与包含ni或cu的金属前体的反应形成的粉末状态的式li2mo2的化合物，其中m为ni或cu。

8.根据权利要求7所述的制备锂二次电池组的正电极添加剂材料的方法，其中，内核通过以下步骤制备：

9.根据权利要求6所述的制备锂二次电池组的正电极添加剂材料的方法，其中，ta基包覆材料前体包括ta2(oc2h5)10。

10.根据权利要求6所述的制备锂二次电池组的正电极添加剂材料的方法，其中，包覆层通过以下步骤形成：

11.根据权利要求10所述的制备锂二次电池组的正电极添加剂材料的方法，其中，通过内核表面上存在的锂、lioh或氧化锂与作为包覆材料前体的ta2(oc2h5)10的反应而形成包覆层。

12.一种用于锂二次电池组的正电极，所述正电极包含根据权利要求1所述的正电极添加剂材料。

13.根据权利要求12所述的用于锂二次电池组的正电极，所述正电极还包含导电材料和粘合剂。

14.一种锂二次电池组，所述锂二次电池组包括根据权利要求12所述的用于锂二次电池组的正电极。

15.根据权利要求14所述的锂二次电池组，所述锂二次电池组进一步包括：

16.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求14所述的锂二次电池组。

技术总结
本发明公开了用于锂二次电池组的正电极添加剂，其制备方法和包含其的用于锂二次电池组的正电极，所述锂二次电池组具有改进的大气稳定性。正电极添加剂包含内核和包覆层，所述内核包含锂组分，所述包覆层形成在所述内核的表面上并包含式LiM’O<subgt;3</subgt;的化合物，其中M’为Ta或Nb。

技术研发人员：宋昌勋,李尹圣,潘盛皓,李尚勋,金容勋,金高恩,张多彬,李河恩,南熙范,李俊基,吴承旼,朴圣敃,李孝彬,金泰希,朴珉拭
受保护的技术使用者：现代自动车株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25