复合补锂材料及其制备方法、正极极片和二次电池与流程

本发明涉及二次电池，具体涉及一种复合补锂材料及其制备方法、正极极片和二次电池。

背景技术：

1、锂离子电池在首次充电形成sei膜的过程消耗了大量的锂离子，这部分不可逆容量损失限制了许多高比能材料的应用。为了解决不可逆容量损失的问题，提高首次库伦效率，补锂技术得以开发，通过在电极材料中增加补锂材料，来补偿首次充电中损失的活性锂。

2、但是，现有的部分富锂材料作为补锂材料时，在锂离子脱嵌后会产生大量的气体，例如氟气(f2)，气体外逸到电极中会造成电池鼓包，或与电解液或负极反应，产生一系列不利与电池寿命的影响。所以，如何将减少富锂材料产气成为了关键。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种复合补锂材料及其制备方法、正极极片和二次电池，解决富锂材料放电后产生气体的问题。

2、为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：

3、第一方面，本申请提供一种复合补锂材料，包括富锂材料、封装框架和聚合物；其中，封装框架围合有内腔，所述富锂材料收容于所述内腔中；至少部分聚合物镶嵌于所述封装框架中。

4、本发明提供的复合补锂材料通过封装框架和聚合物形成镶嵌结构并共同包覆富锂材料，利用封装框架形成稳定的基础结构，能够提高复合补锂材料的结构稳定性，避免复合补锂材料出现结构坍塌；并且，通过聚合物镶嵌在封装框架中，能够进一步提高富锂材料外的密封性，减少气体外逸，以达到降低复合补锂材料产气的目的；并且，通过封装框架和聚合物的封装还能够降低复合补锂材料的表面残碱，防止外部水汽侵入内腔，达到防潮防水的效果。

5、一种实施方式中，所述封装框架的内壁具有与所述内腔相连通的孔洞，至少部分所述聚合物填充在所述孔洞中。

6、一种实施方式中，部分所述聚合物通过所述孔洞容置于所述封装框架的内腔。

7、一种实施方式中，部分所述聚合物结合于所述封装框架的内表面；和/或，部分所述聚合物包覆于所述封装框架的外表面。

8、一种实施方式中，所述封装框架为碳纳米笼，所述封装框架具有形变伸缩性。

9、一种实施方式中，至少部分所述富锂材料与所述聚合物之间具有间隙。

10、一种实施方式中，所述孔洞包括介孔和/或大孔。

11、一种实施方式中，所述聚合物为导电聚合物。

12、一种实施方式中，所述导电聚合物包括聚吡咯、聚苯乙炔、聚苯硫醚、聚噻吩、聚呋喃聚羧酸中的一种或多种。

13、一种实施方式中，所述富锂材料包括二元富锂化合物lixmy，其中，m为s、p、i、br、f、o、b、se中的一种或多种元素，1≤x≤5，0＜y。

14、一种实施方式中，所述富锂材料、所述封装框架和所述聚合物的质量比为100：(0.1～50)：(0.1～50)。

15、一种实施方式中，所述封装框架的直径为0.5μm～10μm。

16、一种实施方式中，所述封装框架的厚度为10nm～100nm。

17、一种实施方式中，所述封装框架的孔隙率为40％～80％。

18、第二方面，本发明还提供一种复合补锂材料的制备方法，包括：提供封装框架，将富锂材料填充入所述封装框架的内腔；将熔融态的聚合物与所述封装框架混合，以使所述聚合物镶嵌于所述封装框架中。

19、本发明提供的复合补锂材料的制备方法，通过预先制备封装框架，将富锂材料引入封装框架中，再利用聚合物镶嵌于框架中，具有如下优势：(1)封装框架具有可调性，封装框架的内腔容积以及孔洞尺寸，可以通过调节工艺参数进行调节；(2)利用锂源制备的富锂材料成本较低，且液相反应得到的富锂材料更容易通过孔洞填充至封装框架中，从而获得较高的锂容量；(3)采用熔融的聚合物并结合压强助力，使得聚合物更容易收容在孔洞中，且孔洞中聚合物的填充率较高，避免所得到的复合补锂材料上具有漏气的孔洞。

20、第三方面，本发明还提供一种正极极片，所述正极极片包括集流体和设置在所述集流体上的活性材料层，所述活性材料层包括正极材料和第一方面各项实施方式中任一项所述的复合补锂材料，或所述活性材料层包括正极材料和第二方面各项实施方式中任一项所述的复合补锂材料的制备方法得到的复合补锂材料。

21、第四方面，本发明还提供一种二次电池，包括第三方面所述的正极极片，或所述电池包括第一方面各项实施方式中任一项所述的复合补锂材料，或所述电池包括第二方面各项实施方式中任一项所述的复合补锂材料的制备方法得到的复合补锂材料。

技术特征：

1.一种复合补锂材料，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的复合补锂材料，其特征在于，所述封装框架的内壁具有与所述内腔相连通的孔洞，至少部分所述聚合物填充在所述孔洞中。

3.根据权利要求2所述的复合补锂材料，其特征在于，部分所述聚合物通过所述孔洞容置于所述封装框架的内腔。

4.根据权利要求3所述的复合补锂材料，其特征在于，部分所述聚合物结合于所述封装框架的内表面；和/或，部分所述聚合物包覆于所述封装框架的外表面。

5.根据权利要求1所述的复合补锂材料，其特征在于，所述封装框架为碳纳米笼，所述封装框架具有形变伸缩性。

6.根据权利要求1所述的复合补锂材料，其特征在于，至少部分所述富锂材料与所述聚合物之间具有间隙。

7.根据权利要求2所述的复合补锂材料，其特征在于，所述孔洞包括介孔和/或大孔。

8.根据权利要求1所述的复合补锂材料，其特征在于，所述聚合物为导电聚合物。

9.根据权利要求8所述的复合补锂材料，其特征在于，所述导电聚合物包括聚吡咯、聚苯乙炔、聚苯硫醚、聚噻吩、聚呋喃聚羧酸中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的复合补锂材料，其特征在于，

11.一种复合补锂材料的制备方法，其特征在于，包括：

12.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括集流体和设置在所述集流体上的活性材料层，所述活性材料层包括如权利要求1-10任一项所述的复合补锂材料，或所述活性材料层包括如权利要求11所述的复合补锂材料的制备方法得到的复合补锂材料。

13.一种二次电池，其特征在于，包括如权利要求12所述的正极极片，或所述二次电池包括如权利要求1-10任一项所述的复合补锂材料，或所述二次电池包括如权利要求11所述的复合补锂材料的制备方法得到的复合补锂材料。

技术总结
一种复合补锂材料及其制备方法、正极极片和二次电池，复合补锂材料包括富锂材料、封装框架和聚合物；其中，封装框架围合有内腔，所述富锂材料收容于所述内腔中；至少部分聚合物镶嵌于所述封装框架中。本发明利用封装框架形成稳定的基础结构，能够提高复合补锂材料的结构稳定性，避免复合补锂材料出现结构坍塌；并且，通过聚合物镶嵌在封装框架中，能够进一步提高富锂材料外的密封性，减少气体外逸，以达到降低复合补锂材料产气的目的；并且，通过封装框架和聚合物的封装还能够降低复合补锂材料的表面残碱，防止外部水汽侵入内腔，达到防潮防水的效果。

技术研发人员：罗勇进,万远鑫,裴现一男,孔令涌,赖佳宇
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：2024/3/24