[发明专利]富锂正极材料及其制备方法以及二次锂电池

说明书

本发明提供一种富锂正极材料及其制备方法以及二次锂电池。所述富锂正极材料包括内核以及碳包覆层，所述碳包覆层包覆在所述内核表面。所述内核包括氟化锂以及金属单质颗粒。所述金属单质颗粒均匀分布于所述氟化锂结构内。本发明的富锂正极材料在化成阶段能向负极提供额外的锂离子，用于补偿负极不可逆的锂离子损失，从而有效改善正极克容量发挥，提高二次锂电池的能量密度。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体涉及一种富锂正极材料及其制备方法以及二次锂电池。

背景技术

随着高功耗智能便携设备的普及，锂离子电池能量密度的提高成为目前研究工作的重点，由于商用石墨负极材料的理论克容量仅为372mAh/g，影响锂离子电池能量密度的提高，锂离子电池厂商和研究机构开始研究高克容量的硅基、锡基或氧化物基等负极材料，这类负极材料的理论克容量远高于石墨，但由于这类负极材料受限于自身电化学反应机理，不可逆容量比较高，首次库伦效率很低(～70％)，进而影响正极材料克容量发挥。

为解决这类负极材料首次库伦效率较低这一问题，目前研究者多采用负极预充锂的方式弥补不可逆容量的损失，如采用真空镀锂或添加锂粉、锂箔的方式，可以有效改善首次库伦效率，提高锂离子电池的能量密度和电性能。例如2006年12月13日授权公告的中国专利申请CN1290209C公开了将锂金属、负极材料和非水电解液混合形成浆料，将浆料涂覆到集流体上，然后干燥浆液，从而实现负极预充锂。2005年2月10日公开的日本专利申请JP2005038720A公开了采用真空蒸镀的方法在负极片表面蒸发成一层金属锂层。上述方法虽能够在一定程度上提高锂离子电池的能量密度，但无法有效改善正极的克容量发挥，同时上述操作过程对环境的要求较为苛刻，导致生产成本较高。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种富锂正极材料及其制备方法以及二次锂电池，所述富锂正极材料在化成阶段能向负极提供额外的锂离子，用于补偿负极不可逆的锂离子损失，从而有效改善正极克容量发挥，提高二次锂电池的能量密度。

为了达到上述目的，在本发明的一方面，本发明提供了一种富锂正极材料，其包括内核以及碳包覆层，所述碳包覆层包覆在所述内核表面。所述内核包括氟化锂以及金属单质颗粒。所述金属单质颗粒均匀分布于所述氟化锂结构内。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种富锂正极材料的制备方法，用于制备本发明一方面所述的富锂正极材料，包括步骤：(1)在保护气体气氛中，将金属氟化物与有机碳源混合，之后进行热处理，使有机碳源碳化形成碳包覆层，包覆在金属氟化物表面；(2)将步骤(1)中热处理后的金属氟化物与金属锂混合后置于反应容器，向容器内加入有机电解液后密封搅拌，直到金属锂消失，其中，所述有机电解液包括第一有机溶剂以及锂盐；(3)将步骤(2)中的反应产物取出过滤，滤出的固体使用第二有机溶剂进行冲洗，然后真空干燥，即得到所述富锂正极材料。

在本发明的又一方面，本发明提供了一种二次锂电池，其包括本发明一方面所述的富锂正极材料。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明的富锂正极材料在化成阶段能向负极提供额外的锂离子，用于补偿负极不可逆的锂离子损失，从而有效改善正极克容量发挥，提高二次锂电池的能量密度。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明的富锂正极材料及其制备方法以及二次锂电池。

首先说明根据本发明第一方面的富锂正极材料。

根据本发明第一方面的富锂正极材料包括内核以及碳包覆层。所述碳包覆层包覆在所述内核表面。所述内核包括氟化锂以及金属单质颗粒。所述金属单质颗粒均匀分布于所述氟化锂结构内。其中，金属单质颗粒用M表示。