[发明专利]一种复合补锂剂及其制备方法

权利要求书

1.一种复合补锂剂，是碳包覆的过渡金属掺杂的硼酸锂，和/或碳包覆的过渡金属掺杂的硫代硼酸锂。

2.根据权利要求1所述的复合补锂剂，其特征在于，所述复合补锂剂中，Li和B的摩尔比为1-5：1；优选地，硼酸锂包括Li₂B₄O₇，LiBO₂，Li₄B₂O₅，Li₃BO₃，Li₅BO₄中的至少一种，硫代硼酸锂包括Li₂B₂S₅，Li₃BS₃中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的复合补锂剂，其特征在于，碳包覆层厚度为1-10nm，优选为2-5nm。

4.根据权利要求1所述的复合补锂剂，其特征在于，过渡金属掺杂的硼酸锂化学式表达为Li_xM_aB_yO_z，过渡金属掺杂的硫代硼酸锂化学式表达为Li_xM_aB_yS_z，其中x介于2-5，y介于1-4，z介于2-7，a介于0.01-1，优选01-0.5，x、y、z、a的取值满足化合物电荷守恒；所述过渡金属选自Al，Ti，Mn，Fe，Co，Ni，Cu中的至少一种；

进一步地，过渡金属掺杂的硼酸锂为Li_3-2xM_xBO₃，过渡金属掺杂的硫代硼酸锂为Li_3-2xM_xBO₃；x为0.01-1，优选0.05-0.1。

5.权利要求1-4任一项所述复合补锂剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(S1)加入锂源，硼源，过渡金属源，可选地，还加入硫源，在溶剂中混合均匀，蒸干溶剂，机械研磨，在惰性气氛下煅烧，得到过渡金属掺杂的硼酸锂和/或过渡金属掺杂的硫代硼酸锂；

(S2)将步骤(S1)得到的材料破碎后与碳源混合均匀，在惰性气氛下煅烧，得到碳包覆的碳包覆的过渡金属掺杂的硼酸锂和/或过渡金属掺杂的硫代硼酸锂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(S1)中，所述锂源包括碳酸锂(Li₂CO₃)、单水合氢氧化锂(LiOH·H₂O)、硝酸锂(LiNO₃)、乙酸锂(CH₃COOLi)，硫化锂(Li₂S)中的至少一种；所述过渡金属源为过渡金属的盐，比如过渡金属M的草酸盐、硝酸盐、卤盐；所述硼源为硼酸或者硼单质，所述硫源为硫单质。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(S1)，(S2)中，所述惰性气氛为氮气，氩气中的一种或者两者按照任意比例的混合；步骤(S1)的煅烧温度为600-800℃，煅烧时间6-10h；步骤(S2)的煅烧温度为500-700℃，煅烧时间2-4h。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(S2)中，所述碳源为有机碳源和/或无机碳源；所述有机碳源包括有机酸，多糖中的至少一种，所述有机酸包括檬酸、草酸、苹果酸中的至少一种，所述多糖包括葡萄糖、蔗糖、果糖中的至少一种；所述无机碳源包括氧化石墨，单片层氧化石墨烯，碳纳米管(羟基多壁碳纳米管，氟化碳纳米管，单壁碳纳米管等)中的至少一种；碳源的加入量为步骤(S1)得到的材料质量的5％-10％。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述碳源为有机碳源和石墨类碳源按照质量比90-95：5-10的复配碳源。

10.一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解质；所述正极中含有权利要求1-4任一项所述的复合补锂剂；优选地，复合补锂剂占正极活性物质的5-15wt％，优选为10-15wt％。