储氧补锂修饰材料及其制备方法、改性正极材料、锂电池与流程

本申请属于材料，尤其涉及一种储氧补锂修饰材料及其制备方法、改性正极材料、锂电池。

背景技术：

1、近年来，市场对锂离子电池的需求量逐步增大，并开始向更高能量密度的锂离子电池及材料进行探索。而与传统的正极材料相比较，富锂锰基正极材料具有放电比容量高，成本低，环境友好等显著优势，被誉为极具有潜力的下一代离子电池正极材料。

2、目前，富锂锰基正极材料的商业化难题主要是首次不可逆容量高，安全以及电压衰减等问题。上述问题的根本原因是由富锂锰基正极材料在循环过程中的不可逆氧释放和晶格锂消耗所造成的。现有技术中鲜有从根本上分析并同时解决富锂锰基材料在循环过程中晶格氧和晶格锂的析出问题的报道。因此，难以有效的解决富锂锰基材料的胀气等安全问题，以及电压衰减和容量降低的电化学问题。这也是阻碍富锂锰基正极材料商业化最主要的问题之一。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种储氧补锂修饰材料，旨在解决基于富锂锰基正极材料的高比能电池的容量衰减和电芯胀气的问题。

2、本申请实施例是这样实现的，一种储氧补锂修饰材料，所述储氧补锂修饰材料的分子式为li5feo4@nce1-xmxo2；其中，0.05＜x＜0.2，0＜n＜1，m为mn、la、y、zr、mo、ni中的一种。

3、本申请实施例的另一目的在于一种上述的储氧补锂修饰材料的制备方法，包括：

4、在li5feo4溶胶胶体中加入过度金属盐和铈盐进行反应，经煅烧处理，得储氧补锂修饰材料；

5、其中，所述过度金属盐为硝酸锰、碳酸锰、硝酸镧、硝酸钇、硝酸锆、硝酸镍和钼酸锂及其水合物中的一种。

6、本申请实施例的另一目的在于一种改性正极材料，所述改性正极材料是通过由上述的储氧补锂修饰材料对富锂锰基正极材料进行复配改性而得；

7、其中，所述富锂锰基正极材料和储氧补锂修饰材料的质量比1：0.1％～5％。

8、本申请实施例的另一目的在于一种锂电池，所述锂电池包括上述的改性正极材料。

9、本申请实施例提供的储氧补锂修饰材料li5feo4@nce1-xmxo2能有效地吸收富锂锰基正极材料在循环过程中析出的游离氧，并补充材料损失的晶格锂，有效解决基于富锂锰基正极材料的高比能电池的容量衰减和电芯胀气的行业技术难题，从而提升材料及高比能电芯的热稳定性、循环和安全性能；另外，本申请储氧补锂修饰材料具有成本低，形貌可控易于大规模使用的优点，与富锂锰基正极材料复配方法简单，可作为材料制备厂家的包覆改性材料，亦可作为电芯厂家的正极材料浆料添加剂使用。

10、本申请实施例提供的储氧补锂修饰材料的制备方法，通过制备li4feo4溶胶胶体，优先形成铁基富锂晶核，在后续的烧结过程中得到li4feo4粉体。li4feo4的主要作用是在电池循环过程中，在电化学的作用下对富锂锰基正极材料损失的晶格锂进行补充，从而提升材料的循环性能，并抑制富锂锰基正极材料晶格的坍塌；另外，通过在li4feo4溶胶胶体中引入过度金属掺杂氧化铈，通过铁、铈和过度金属元素三种元素的比例调节，制备得到不同氧空位的修饰材料，修饰材料可有效对富锂锰基正极材料析出的晶格氧气进行储存，提升锂离子电池的安全性能。

技术特征：

1.一种储氧补锂修饰材料，其特征在于，所述储氧补锂修饰材料的分子式为li5feo4@nce1-xmxo2；其中，0.05＜x＜0.2，0＜n＜1，m为mn、la、y、zr、mo、ni中的一种。

2.根据权利要求1所述的储氧补锂修饰材料，其特征在于，m为la或y。

3.根据权利要求1所述的储氧补锂修饰材料，其特征在于，0.09＜x＜0.4，0.01＜n＜0.2。

4.一种权利要求1-3任一所述的储氧补锂修饰材料的制备方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的储氧补锂修饰材料的制备方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求4所述的储氧补锂修饰材料的制备方法，其特征在于，所述li5feo4溶胶胶体是通过将锂盐、铁盐和络合剂溶于去离子水中，经加热以及持续搅拌处理而得。

7.根据权利要求6所述的储氧补锂修饰材料的制备方法，其特征在于，所述铈盐与过度金属盐的摩尔比为5-15:1；所述铈盐和铁盐的摩尔比为1:5-20；所述锂盐和铁盐的摩尔比为5:1-2；所述络合剂与铁盐的质量比为0.05～0.2:1。

8.根据权利要求6所述的储氧补锂修饰材料的制备方法，其特征在于，所述铈盐为硝酸铈、醋酸铈、氯化铈、硫酸铈中的一种或几种；所述锂盐为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂中的一种或几种；所述铁盐为草酸亚铁、柠檬酸铁、碳酸铁、二茂铁、硝酸铁、酒石酸铁中的一种；所述络合剂为醋酸、乙二酸、柠檬酸、氨水中的一种。

9.一种改性正极材料，其特征在于，所述改性正极材料是通过由权利要求1所述的储氧补锂修饰材料对富锂锰基正极材料进行复配改性而得；

10.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括权利要求9所述的改性正极材料。

技术总结
本申请适用材料技术领域，提供储氧补锂修饰材料及其制备方法、改性正极材料、锂电池，所述储氧补锂修饰材料的分子式为Li<subgt;5</subgt;FeO<subgt;4</subgt;@nCe<subgt;1‑</subgt;<subgt;x</subgt;M<subgt;x</subgt;O<subgt;2</subgt;；其中，0.05＜x＜0.2，0＜n＜1，M为Mn、La、Y、Zr、Mo、Ni中的一种。本申请有效地吸收富锂锰基正极材料在循环过程中析出的游离氧，并补充材料损失的晶格锂，解决基于富锂锰基正极材料的高比能电池的容量衰减和电芯胀气的行业技术难题，提升材料及高比能电芯的热稳定性、循环和安全性能；另外，本申请具有成本低，形貌可控易于大规模使用的优点，与富锂锰基正极材料复配方法简单，可作为材料制备厂家的包覆改性材料，亦可作为电芯厂家的正极材料浆料添加剂使用。

技术研发人员：温美盛,周松,刘旭,陈光路,赵冬梅
受保护的技术使用者：深圳市力驰能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16