[发明专利]一种核壳结构的补锂浆料及其在锂离子电池正极补锂改性上的应用

说明书

本发明属于电极材料领域，具体涉及一种核壳结构的补锂浆料及其在锂离子电池正极补锂改性上的应用。采用C₆H₅Li₃O₇牺牲性锂盐作为补锂材料与导电材料形成核壳结构的包覆材料，经过相对简单工艺涂覆在正极材料表面。本发明不仅是一种工艺更加简单，组装过程更加安全，并且能够同时提升锂电池的能量密度、首效和循环性能。

技术领域

本发明属于电极材料领域，具体涉及一种核壳结构的补锂浆料及其在锂离子电池正极补锂改性上的应用。

背景技术

锂离子电池以石墨作为负极，在首次充电过程中，正极中约有10%的活性锂会被消耗，并且在石墨表面形成不可逆稳定的SEI膜，导致不可逆容量的损失，进而导致锂离子电池能量密度的降低。经过研究发现，通过补锂的方法可以消除这一部分不可逆锂导致的能量密度损失，目前大多数补锂方法主要为负极补锂，主要方法有物理混合、化学锂化、电化学锂化、自放电锂化等。但是因为金属锂活性较高，负极补锂过程中存在起火爆炸的风险，金属还可能与电解液产生副反应和锂枝晶生产等问题，对生产工艺环境要求较高，可能引起短路爆炸起火等风险，故负极补锂应用一直受到制约。因此，在近年来，正极补锂工艺逐渐才是受到人们的重视，正极补锂材料主要为锂的化合物，相对较稳定、易于合成且具有优秀的补锂能力，且对生产工艺和环境要求相对较低，正极补锂的方法主要有正极材料的过锂化、正极预嵌锂材料、牺牲性锂盐。

柠檬酸锂（C₆H₅Li₃O₇）是一种有机锂化物，完全脱锂时，对应的理论容量高达383mAh/g，分解产物为CO₂、C₂H₄及与其它物质形成碳酸化合物。无色粒状晶体或结晶性粉末，易潮解。基本难溶于有机溶剂，因此能够在NMP等有机溶剂中稳定存在，且相对高的理论容量，脱锂后的不可逆性，以及脱锂产物基本是气体，可以通过除气排出，在补偿锂离子电池不可逆容量损失的同时，对电芯的能量影响较小，是一款较理想的补锂材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核壳结构的补锂浆料及其在锂离子电池正极补锂改性上的应用。在该改性方法应用上中，区别于传统复杂操作难度高，安全度相对较低的负极补锂工艺，采用C₆H₅Li₃O₇牺牲性锂盐作为补锂材料与导电材料形成核壳结构的包覆材料经过相对简单工艺涂覆在正极材料表面。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种核壳结构C₆H₅Li₃O₇/导电材料补锂浆料制备，具体步骤包括：

按照质量比例称取C₆H₅Li₃O₇，导电活性剂，粘接剂；将柠檬酸锂C₆H₅Li₃O₇在分散剂中搅拌一定小时分解，再加入导电活性剂，确保导电活性剂充分分散，经过超声分散搅拌形成均以稳定浆料，按比例称取粘接剂，加入到充分分散的溶液中，并持续搅拌一定时间，形成均匀稳定的浆料。

其中分散剂为无水乙醇，丙酮，丙三醇中的一种。

其中导电活性剂为石墨、石墨烯、碳纤维VGCF、科琴黑KB、炭黑中的一种。

其中粘接剂为聚偏氟乙烯PVDF、聚乙烯毗咯烷酮PVP、聚四氟乙烯PTFE、聚丙烯酸PAA、聚乙烯醇PVA中的一种。

其中原料按照质量分数计，包括C₆H₅Li₃O₇ 80%~95%，导电活性剂3%~15%，粘接剂2%~5%。