补锂剂及其制备方法、正极极片及二次电池与流程

本申请涉及能源，特别涉及一种补锂剂及其制备方法、正极极片及二次电池。

背景技术：

1、电池例如锂离子二次电池在首次充放电过程中，电池负极的表面会产生大量的固体电解质界面膜(sei膜)，消耗电池中有限的锂离子和电解液，造成不可逆容量损失，导致锂离子二次电池的库伦效率降低，直接影响锂离子二次电池的循环寿命和能量密度。目前，可以通过在电池正极添加补锂材料的方法消除这部分不可逆容量的损失，提高电池能量密度及其他电性能。然而，现有的补锂材料存在容量低、产气量高的问题。补锂材料产气量高增大了电池阻抗，且降低了电池安全性能、电化学性能，不利于补锂材料的推广应用，限制了锂离子二次电池性能的提升。

技术实现思路

1、本申请提供一种补锂剂及其制备方法、正极极片及二次电池。

2、第一方面，本申请提供一种补锂剂，所述补锂剂包括第一材料相和第二材料相，所述第一材料相包括富锂材料，所述第二材料相包括还原剂。

3、本申请实施例中，通过在补锂剂中加入还原剂，一方面，还原剂能够与活性氧结合从而抑制活性氧引发的产气反应，且还原剂还能够与氧气结合，以减少电池的产气量，有效提高电池的安全性能、电化学性能和稳定性。另外，减少电池的产气量降低了电池阻抗，有利于提高电子和离子传导性能，从而提高在充电过程中锂离子的脱出速率。另一方面，还原剂与氧结合后产生稳定的物质，还原剂与氧为化学层面上的结合，并非简单的物理吸附，还原剂与氧结合生成稳定物质可以防止氧再次脱出，保证了还原剂用于减少电池产气的可靠性。

4、在一种实施方式中，所述第一材料相为li5a+2bfeambo4a+2b，其中，0≤a≤1，0≤b≤1，a和b不同时为0；m为金属元素。

5、在一种实施方式中，所述金属元素包括二价镍、二价锰、二价铁、二价钴中的至少一种金属元素。

6、在一种实施方式中，所述还原剂包括aln、fes、s、fe2s3、al2s3、li2s、nio、mno中的至少一种。

7、在一种实施方式中，所述第二材料相填充于所述第一材料相的间隙。

8、在一种实施方式中，所述第二材料相掺杂于所述第一材料相。

9、在一种实施方式中，所述第二材料相结合于所述第一材料相的外表面。

10、在一种实施方式中，所述第二材料相与所述第一材料相的质量比为1％-20％。

11、在一种实施方式中，所述补锂剂还包括包覆层，所述包覆层包覆于所述第一材料相和/或所述第二材料相的外表面。

12、在一种实施方式中，所述包覆层包括隔离包覆层、离子导体包覆层、电子导体包覆层中的至少一种。

13、在一种实施方式中，所述补锂剂的表面残碱值为0％-2％。

14、在一种实施方式中，在25℃，30％-35％相对湿度空气中所述补锂剂吸水速率小于20ppm/s。

15、在一种实施方式中，在25℃，20％-25％相对湿度空气中所述补锂剂吸水速率小于10ppm/s。

16、在一种实施方式中，所述补锂剂的粒径d50为0.6μm-40μm。

17、在一种实施方式中，所述补锂剂的比表面积为0.1m2/g-20m2/g。

18、第二方面，本申请提供一种补锂剂的制备方法，所述补锂剂的制备方法包括：

19、将锂源、铁源和m源加入络合剂溶液中，搅拌获得凝胶；

20、将所述凝胶在保护气氛中烧结，获得第一材料相；

21、将所述第一材料相与还原剂混合，烧结获得所述补锂剂。

22、第三方面，本申请提供一种正极极片，所述正极极片包括如上任一项所述的补锂剂，或包括如上所述的补锂剂的制备方法制备得到的补锂剂。

23、第四方面，本申请提供一种二次电池，所述二次电池包括负极极片、隔膜和如上所述的正极极片。

24、在一种实施方式中，所述二次电池为锂离子电池，所述锂离子电池中，所述补锂剂的首次脱锂容量大于或等于500mah/g。

25、在一种实施方式中，所述补锂剂的首圈产气量与对应li5feo4的首圈产气量的比值为1％-30％。

技术特征：

1.一种补锂剂，其特征在于，所述补锂剂包括第一材料相和第二材料相，所述第一材料相包括富锂材料，所述第二材料相包括还原剂。

2.根据权利要求1所述的补锂剂，其特征在于，所述第一材料相为li5a+2bfeambo4a+2b，其中，0≤a≤1，0≤b≤1，a和b不同时为0；m为金属元素；和/或

3.根据权利要求2所述的补锂剂，其特征在于，所述金属元素包括二价镍、二价锰、二价铁、二价钴中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的补锂剂，其特征在于，所述第二材料相填充于所述第一材料相的间隙；或

5.根据权利要求1所述的补锂剂，其特征在于，所述第二材料相与所述第一材料相的质量比为1％-20％。

6.根据权利要求1所述的补锂剂，其特征在于，所述补锂剂还包括包覆层，所述包覆层包覆于所述第一材料相和/或所述第二材料相的部分外表面，所述包覆层包括隔离包覆层、离子导体包覆层、电子导体包覆层中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的补锂剂，其特征在于，所述补锂剂的表面残碱值为0％-2％；和/或

8.一种补锂剂的制备方法，其特征在于，所述补锂剂的制备方法包括：

9.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括如权利要求1-7任一项所述的补锂剂，或包括如权利要求8所述的补锂剂的制备方法制备得到的补锂剂。

10.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括负极极片、隔膜和如权利要求9所述的正极极片。

11.根据权利要求10所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池为锂离子电池，所述锂离子电池中，所述补锂剂的首次脱锂容量大于或等于500mah/g；和/或

技术总结
本申请提供一种补锂剂及其制备方法、正极极片及二次电池，本申请提供一种补锂剂，补锂剂包括第一材料相和第二材料相，第一材料相包括富锂材料，第二材料相包括还原剂。还原剂能够与活性氧结合从而抑制活性氧引发的产气反应，且还原剂还能够与氧气结合，以减少电池的产气量，有效提高电池的安全性能、电化学性能和稳定性。另外，由于电池的产气量减少，从而降低了电池阻抗，有利于提高电子和离子传导性能，从而提高在充电过程中锂离子的脱出速率。同时，还原剂与氧结合生成稳定物质可以防止氧再次脱出，保证了还原剂用于减少电池产气的可靠性。

技术研发人员：余永龙,万远鑫,孔令涌,钟泽钦,赵中可
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：2024/1/16