[发明专利]一种补锂剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种补锂剂及其制备方法和应用。本发明利用分段煅烧方式，首先将氢氧化锂利用较低温度下将氢氧化锂分解为氧化锂，同时在分解过程中氧化锂可以与镍源进行结合，然后将材料置于高温环境中继续进行煅烧，从而获得所需材料。其优点在于降低了对于混料设备的要求，不需要进行气氛保护，并且利用分段煅烧工艺，能够有效地提升材料的颗粒粒径，有效降低材料的活性，利于材料能够在空气中更为稳定的存在。同时较长的反应时间降低材料表面的残碱。对材料进行充放电测试表明，材料具有较高的充电容量，较低的放电容量，表明材料本身接纳锂离子能力较差，能够有效地为正极材料提供锂离子，适合作为补锂添加剂。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种补锂剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着能源环境污染等问题的日益突出，新能源的开发与利用势在必行。在未来的几年中，锂离子电池在新能源汽车行业的应用需求将不断增加。在新能源汽车中，锂离子电池占据核心地位，而在锂离子电池中，正极材料又是重中之重。

锂离子电池在充放电过程中，尤其是首周充放电过程中，由于SEI膜的形成，会导致材料中的部分锂被禁锢在负极之中，导致材料存在首效低，容量低等问题。鉴于这些问题的存在，补锂剂应运而生。由于金属锂性质活泼，因此，常采用富锂型的化合物作为锂离子的来源。

Li₂NiO₂作为一种新兴的补锂剂，对于提升电池材料的容量有着极大的作用，仅少量Li₂NiO₂的使用，即可大幅度提升材料的电化学性能。但是，目前常规方法制备得到的补锂剂成品材料存在活性较高，粒径小，结晶性差，在空气环境中难以稳定存在，并且材料首效较高，表明材料在充电过程中脱出锂离子的同时，放电过程中又会有锂离子嵌回，不能够有效提供锂离子等问题。另外，正极材料补锂剂Li₂NiO₂的制备的原料多为Li₂O，而Li₂O极易与空气中的水分与二氧化碳反应，从而生成氢氧化锂以及碳酸锂，因此在混料过程中需要控制气氛，增大了混料难度。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的补锂剂不稳定、不能够有效提供锂离子等缺陷，从而提供一种补锂剂及其制备方法和应用。

为此，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种补锂剂的制备方法，包括如下步骤：

将锂源与镍源混合，在保护气体存在下，300-600℃煅烧3-8h，升温至600-800℃煅烧7-12h，冷却，得所述补锂剂。例如，第一阶段的煅烧温度可以为300℃，350℃，400℃，450℃，500℃，550℃，600℃；第一阶段的煅烧时间为3h，3.5h，4h，4.5h，5h，5.5h，6h，6.5h，7h，7.5h，8h；第二阶段的煅烧温度可以为600℃，630℃，650℃，680℃，700℃，720℃，750℃，780℃，800℃。

可选的，煅烧过程中的升温速率为2-4℃/min。例如，所述升温速率可以为2℃/min，2.3℃/min，2.5℃/min，2.8℃/min，3℃/min，3.2℃/min，3.5℃/min，3.8℃/min，4℃/min。

可选的，锂元素和镍元素计，所述锂源与镍源的摩尔比为2.0-2.5。例如，所述锂源与镍源的摩尔比为2.0，2.1，2.2，2.3，2.4，2.5。

可选的，所述锂源为氢氧化锂。

可选的，所述镍源为氧化镍，氧化亚镍，氢氧化镍中的至少一种。