[发明专利]掺杂补锂添加剂及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种掺杂补锂添加剂及其制备方法和应用。本申请掺杂补锂添加剂晶相中含有补锂材料基相和掺杂相，掺杂相包括金属氧化物。本申请掺杂补锂添加剂通过金属氧化物的晶相掺杂，在赋予掺杂补锂添加剂具有高效补锂作用的基础上，能有效抑制掺杂补锂添加剂晶体有害微裂纹的形成，提高掺杂补锂添加剂晶体结构稳定，从而提高掺杂补锂添加剂的循环稳定性。掺杂补锂添加剂的制备方法能够保证制备的掺杂补锂添加剂结构和电化学性能稳定，而且效率高，节约生产成本。

技术领域

本申请属于电极活性材料技术领域，具体涉及一种掺杂补锂添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

20世纪60、70年代的石油能源危机问题迫使人们去寻找新的可替代的新能源，随着人们对环境保护和能源危机意识的增强。锂离子电池因其具备较高的工作电压与能量密度、相对较小的自放电水平、无记忆效应、无铅镉等重金属元素污染、超长的循环寿命等优点，被认为是最具应用前景的能源之一。

锂离子电池在首次充电过程中，负极表面通常伴随着固态电解质膜SEI膜的形成，这个过程会消耗大量的Li⁺，意味着从电极材料脱出的Li⁺部分被不可逆消耗，对应电芯的可逆比容量降低。负极材料特别是硅基负极材料则会进一步消耗Li⁺，造成电极材料的锂损失，降低电池的首次库伦效率和电池容量。如在使用石墨负极的锂离子电池体系中，首次充电会消耗约10％的锂源。当采用高比容量的负极材料，例如合金类(硅、锡等)、氧化物类(氧化硅、氧化锡)和无定形碳负极时，电极锂源的消耗将进一步加剧。

为改善由于负极不可逆损耗引起的低库伦效率问题，目前提出了通过在电极或负极中添加不可逆的补锂添加剂，以在首圈充电过程中释放锂离子作为“牺牲剂”，用以补充负极形成SEI膜而消耗掉的不可逆的锂离子。然而，在研究和应用中发现，目前已公开报道的补锂添加剂存在补锂效果不理想，而且补锂添加剂由于颗粒内部应力问题，导致在补锂过程中颗粒不稳定如易出现有害微裂纹，从而导致其补锂效果不稳定等问题。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种掺杂补锂添加剂及其制备方法，以解决现有补锂添加剂补锂效果不理想和材料颗粒结构不稳定等的技术问题。

本申请的另一目的在于提供一种电极和含有该电极的二次电池，以解决现有二次电池易出现极化和容量低的技术问题。

为了实现上述申请目的，本申请的第一方面，提供了一种掺杂补锂添加剂。本申请掺杂补锂添加剂包括补锂材料颗粒，在补锂材料颗粒的晶体中含有补锂材料基相和掺杂相，其中，该掺杂相包括金属氧化物。

本申请的第二方面，提供了本申请掺杂补锂添加剂的制备方法。本申请掺杂补锂添加剂的制备方法包括如下步骤：

提供含有掺杂元素的补锂材料前驱体；其中，掺杂元素至少用于形成掺杂相；

将补锂材料前驱体与锂源进行混合处理，得到前驱体混合物；

于保护气氛中，将前驱体混合物进行烧结处理，得到掺杂补锂添加剂。

本申请的第三方面，提供了一种电极。本申请电极包括集流体和结合在集流体表面的电极活性层，电极活性层中含有本申请掺杂补锂添加剂或由本申请掺杂补锂添加剂制备方法制备的掺杂补锂添加剂。

本申请的第四方面，提供了一种二次电池。本申请二次电池包括本申请电极。

与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：