[发明专利]锂离子电池正极补锂添加剂、正极片、其制备方法和用途

说明书

本发明提供了锂离子电池正极补锂添加剂、正极片、其制备方法和用途，所述锂离子电池正极补锂添加剂制备方法包括：将锂源和镍源混合后煅烧得到富锂材料，所述富锂材料与碳源溶液混合进行湿法包覆得到锂离子电池正极补锂添加剂。采用湿法包覆在富锂材料表面包覆碳层，有效降低正极添加剂残碱值，缓解残碱对正极浆料中粘结剂的破坏，降低正极浆料粘度，达到涂布均匀，提升正极片制造质量的效果。碳层可以提升正极补锂添加剂的导电性，提高正极材料的比容量。此外，本发明提供的锂离子电池正极添加剂能够缓解高温下残碱与电解液的反应，提高锂离子电池电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及锂离子电池正极补锂添加剂、正极片、其制备方法和用途。

背景技术

随着锂离子电池在3C、电动汽车和储能领域的广泛应用，进一步提高锂离子电池的能量密度迫在眉睫。然而，由于现有正极材料的首次库伦效率远高于负极材料，并且负极材料表面会在首次充电过程中形成固态电解质膜，这不仅使得正极材料的容量无法完全发挥出来，还会消耗较多的锂离子，最终导致电池整体能量密度降低。

目前，负极补锂是一种常见的补锂方式，一般将锂粉或锂带直接复合在负极极片表面，但是负极补锂工艺繁琐，设备成本较高，生产环境严苛，危险性高，并且均匀性很难控制，导致电池一致性差，难以实际生产应用。而采用正极补锂添加剂对电池正极进行补锂能够有效避免上述问题。然而，现有的正极补锂添加剂的残碱值较高，这些残碱会与正极粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)发生反应，在浆料搅拌过程中易发生化学凝胶，提升浆料粘度，影响极片的加工。此外，这些残碱在高温情况下可能会与电解液发生反应，生成二氧化碳或者其他固体物质，导致电池产气增大或者电池阻抗增大，最终引起电池性能的下降。

因此，设计具有低残碱值的锂离子电池正极添加剂材料，对于改善正极片的制造质量以及进一步提升锂离子电池的电化学性能至关重要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供锂离子电池正极补锂添加剂、正极片、其制备方法和用途，采用湿法包覆在富锂材料的表面包覆碳层，不仅可以防止残锂与外界空气接触生成残碱，还可以阻止残碱的溶出，有效降低正极添加剂的残碱值，从而可以缓解在正极浆料制备过程中残碱对粘结剂的破坏，降低正极浆料的粘度，从而达到涂布均匀，提升正极片质量的效果。同时，碳层还能提升正极补锂添加剂材料的导电性，提升正极材料的比容量。此外，本发明提供的锂离子电池正极添加剂能够缓解高温下残碱与电解液的反应，进一步提高锂离子电池的电化学性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种锂离子电池正极补锂添加剂的制备方法，所述制备方法包括：

将锂源和镍源混合后煅烧得到富锂材料；以及

将所述富锂材料与碳源溶液混合进行湿法包覆得到锂离子电池正极补锂添加剂。

其中所述富锂材料与所述碳源溶液的质量比为1:(1.2至2)，例如可以是1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9或1:2，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明采用湿法包覆在富锂材料的表面形成碳层，得到的碳层更加均匀，这是由于湿法包覆采用有机碳源溶液作为碳源，碳源与富锂材料在液相中充分接触，因而通过烧结留下碳层可以完整均匀的包覆在富锂材料表面。同时，表面碳层的厚度可以通过碳源的浓度等条件定量控制，以达到最佳包覆效果。此外，富锂材料表面包覆的碳层在有效降低锂离子电池正极补锂添加剂的残碱值的同时，还能够形成整体的导电网络，提高富锂材料的导电性。