[发明专利]富锂复合材料及其制备方法、二次电池

说明书

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种富锂复合材料及其制备方法，以及一种二次电池。其中，富锂复合材料包括富锂正极内核和原位包覆在内核外表面的金属磷酸盐包覆层；富锂正极内核的化学通式为Li_xM_yO_z，M选自Ni、Mn、Cu、Co中的至少一种元素，0＜x/y≤3，y＞0，0＜z＜6；金属磷酸盐包覆层中金属元素选自Ni、Mn、Cu、Co中的至少一种元素。本申请提供的富锂复合材料，富含锂离子，既可作为正极补锂材料又可作为正极材料，可有效弥补正极材料在首次充放电过程中消耗的活性锂源，维持正极材料的容量和稳定性。并且具有较好的环境稳定性、循环稳定性和结构稳定性，延长了正极材料的使用与储存寿命。

技术领域

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种富锂复合材料及其制备方法，以及一种二次电池。

背景技术

由于锂离子二次电池在首次充放电过程中，负极表面会产生大量的固体电解质界面膜(Solid Electrolyte Interphase，SEI)，消耗锂离子电池中有限的锂离子和电解液，造成不可逆容量损失，降低锂离子二次电池的能量密度。在使用石墨负极的电池中，首次循环会消耗大约10％的活性锂源。当采用高比容量的负极材料，如合金类(硅、锡等)、氧化物类(氧化硅、氧化锡等)和无定形碳负极时，活性锂源的消耗将进一步加剧。因此，一种合适的补锂方法对锂离子二次电池的能量密度的提高显得尤为重要。

针对上述问题，目前提出了相对安全和便于操作的正极补锂的方法。例如，Li₂Mn_1.5Ni_0.5O₄、Li₂NiO₂、Li₂MnO₂、Li₂CuO₂等类富锂过渡金属氧化物补锂材料，其比容量高、制备方法简单，能较好地提升锂离子二次电池的能量密度。但是，这类材料的表面游离锂含量极高，在调浆过程极易造成浆料的凝胶，严重影响加工性能。而且，极高的游离锂含量，会极大恶化锂离子二次电池的高温存储性能，导致存储胀气、性能衰减。

发明内容

本申请的目的在于提供一种富锂复合材料及其制备方法，以及一种二次电池，旨在一定程度上解决现有正极材料在二次电池循环过程中锂源消耗大，降低了二次电池的能量密度和循环寿命的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种富锂复合材料，所述富锂复合材料包括富锂正极内核和原位包覆在所述富锂正极内核外表面的金属磷酸盐包覆层；其中，所述富锂正极内核的化学通式为Li_xM_yO_z，其中，M选自Ni、Mn、Cu、Co中的至少一种元素，0＜x/y≤3，y＞0，0＜z＜6；所述金属磷酸盐包覆层中金属元素选自Ni、Mn、Cu、Co中的至少一种元素。

第二方面，本申请提供一种富锂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将磷源和金属源溶解在水中，进行混合处理，生成以所述金属源为内核，以金属磷酸盐为壳层的复合材料；其中，所述金属源中金属元素选自Ni、Mn、Cu、Co中的至少一种元素；

将所述复合材料与锂源混合后，烧结处理，得到原位包覆有金属磷酸盐壳层的富锂复合材料，所述富锂复合材料的内核包括化学通式为Li_xM_yO_z富锂正极材料，其中，M选自Ni、Mn、Cu、Co中的至少一种元素，0＜x/y≤3，y＞0，0＜z＜6。

第三方面，本申请提供一种二次电池，所述二次电池的正极中包含有上述方法制备的富锂复合材料，或者上述的富锂复合材料。