一种Li2Se包覆的正极补锂剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于锂离子电池，具体涉及一种li2se包覆的正极补锂剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、作为一种新型电池技术，锂离子电池与一般电池相比，在保持自身稳定性的作用下具有较高的电压与能量。在锂离子动力电池中，其自身的正极材料与电池之间的性能具有非常密切的联系，对电池的整体安全性、整体能量密度、整体比功率特性、循环寿命、生产成本等要素都具有重大影响。

2、正极材料作为电池核心部件之一，对电池综合性能起着关键性作用，但是电池在首次充放电过程中，正极中会脱出的部分锂离子用于负极产生sei层，因此导致了电池的不可逆容量损失。

3、为避免正极中的锂离子损失导致的能量密度降低，可以通过添加正极补锂剂的方式来补偿锂离子的消耗，本文通过对正极补锂剂li2nio2进行化学湿法结合固相烧结可以均匀包覆一层li2se，可以有效提升li2nio2的环境稳定性，减少其与电解液发生副反应，提高能量密度。

技术实现思路

1、本发明旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种li2se包覆的正极补锂剂及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

3、一种li2se包覆的正极补锂剂，为核壳结构，其中，核芯为li2nio2，壳层为li2se层。

4、进一步地，所述li2se与li2nio2的质量比为0.025％-0.4％：1。

5、进一步地，所述li2nio2的粒径d50为8-14μm。

6、上述li2se包覆的正极补锂剂的制备方法，包括下述步骤：

7、1)将锂源和镍源混合，在保护气体下进行烧结，得到li2nio2粉体；

8、2)将li2nio2粉体与硒源混合后加入溶液a中，持续搅拌反应，待反应充分后真空抽滤，收集滤饼；

9、3)将所述滤饼在保护气体氛围中进行煅烧，得到表面均匀包覆li2se的正极补锂剂li2nio2。

10、上述方法步骤1)中，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、氧化锂、过氧化锂、硝酸锂、硫酸锂、柠檬酸锂、草酸锂、乙醇锂、金属锂中一种或多种混合物；所述镍源为氢氧化镍、碳酸镍、草酸镍、氧化亚镍、三氧化二镍、四氧化三镍、硫化镍中一种或多种；

11、上述方法步骤1)中，所述锂源与镍源按照li与ni的元素物质量比(1.8～2.1)：1进行混合；

12、上述方法步骤1)中，所述的保护气体为氮气、氩气、氦气中的至少一种，所述气体气流量为0.05-0.5l/min；

13、上述方法步骤1)中，所述烧结的条件为：加热至400～700℃，保温5～15h，自然冷却至室温。

14、上述方法步骤2)中，所述的硒源选自二氧化硒、三氧化硒、硒化氢、四氯化硒、金属硒中的一种或多种。

15、上述方法步骤2)中，所述溶液a的制备方法为将添加剂加入有机溶剂中，搅拌溶解后加入锂源，获得溶液a；其中，所述添加剂选自萘酚、萘、苯酚中的一种或多种；所述有机溶剂选自二甲醚、四氢呋喃、石油醚中的一种或多种；所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、氧化锂、过氧化锂、硝酸锂、硫酸锂、柠檬酸锂、草酸锂、乙醇锂、金属锂中的一种或多种；所述溶液a中，锂源中的li和添加剂分子的投料摩尔比为(0.5～3)：1，优选为1.5：1；所述溶液a中锂源中的li和li2nio2的摩尔比控制在0.03～0.5％，优选为0.5％。

16、进一步地，所述硒源中se与溶液a中li的摩尔比为(0.25～1)：1，优选为0.4：1；

17、上述方法步骤2)中，所述搅拌反应的时间为0.5-2小时。

18、上述方法步骤2)还包括：将收集的滤饼用酒精冲洗2～3次。

19、上述方法步骤3)中，所述的保护气体为氮气、氩气、氦气中的至少一种，所述气体气流量为0.05-0.5l/min。

20、上述方法步骤3)中，所述煅烧按照如下程序升温方法进行：将所述滤饼烘干后，置于保护气体氛围中，按照0.5-5℃/min的速度从室温程序升温到350-700℃温度区间的任一温度，保温2-15h后，冷却至室温。

21、根据本发明的一个实施例，所述程序升温方法为：将烘干后的物料在氩气氛围下，按照2℃/min的速度升温至680℃，保温15h。

22、上述方法制备得到的表面均匀包覆li2se的正极补锂剂li2nio2也属于本发明的保护范围。

23、本发明的另一个目的是一种正极极片。

24、本发明所提供的正极极片，包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括本发明上述的正极补锂剂，或者由本发明上述方法制备得到的正极补锂剂。

25、进一步地，所述正极活性材料还可以包括本领域已知的正极活性材料，例如，可

26、以包括但不限于镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂或磷酸锰铁锂中的至少一种。

27、本发明的再一个目的是一种电池。

28、本发明所提供的电池，包括正极、负极和电解液，其中，所述正极为本发明上述的正极极片。

29、本发明还保护一种电子设备，其包括本发明上述的电池。

30、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

31、本发明通过在li2nio2表面均匀包覆li2se，避免li2nio2与空气接触造成改性，同时li2se脱锂后生成se，包覆在li2nio2，有效减少了li2nio2材料的产气以及与电解液发生副反应，可以有效提高锂离子电池的能量密度以及循环稳定性。

技术特征：

1.一种li2se包覆的正极补锂剂，为核壳结构，其核芯为li2nio2，壳层为li2se层。

2.根据权利要求1所述的li2se包覆的正极补锂剂，其特征在于：所述li2se与li2nio2的质量比为0.00025-0.004：1；

3.权利要求1或2所述li2se包覆的正极补锂剂的制备方法，包括下述步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、氧化锂、过氧化锂、硝酸锂、硫酸锂、柠檬酸锂、草酸锂、乙醇锂、金属锂中一种或多种混合物；

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述的保护气体为氮气、氩气、氦气中的至少一种，所述气体气流量为0.05-0.5l/min；

8.一种正极极片，包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括权利要求1或2所述的li2se包覆的正极补锂剂，或者权利要求3-7中任一项所述方法制备得到的li2se包覆的正极补锂剂。

9.一种电池，包括正极、负极和电解液，其中，所述正极为权利要求8所述的正极极片。

10.一种电子设备，其包括权利要求9所述的电池。

技术总结
本发明公开了一种Li2Se包覆的正极补锂剂及其制备方法与应用。该Li2Se包覆的正极补锂剂为核壳结构，其中，核芯为Li2NiO2，壳层为Li2Se层。制备方法如下：通过固相烧结制备得到Li2NiO2，通过湿法反应结合固相烧结的方法在正极补锂剂Li2NiO2的表面均匀包覆一层Li2Se，可以有效提升Li2NiO2的环境稳定性，减少其与电解液发生副反应，提高能量密度。

技术研发人员：王宗凡,闵长青,杨智敏,李国啸,高伟,李郭威,刘星
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21