[发明专利]一种补锂添加剂及其制备方法与应用

说明书

本申请提出一种补锂添加剂及其制备方法与应用，其中补锂添加剂包括富锂材料，所述富锂材料为富锂氧化物；所述富锂材料的颗粒结构包括自内而外依次设置的中心区域和表层区域，所述表层区域含有第一氧空位，且第一氧空位的浓度自靠近所述中心区域一侧至远离所述中心区域一侧逐渐减少。本申请所述补锂添加剂，包括富锂材料，富锂材料包含中心区域和表层区域，其中所述表层区域中，氧空位浓度从内到外逐渐减少，如此设置既可以有效减少表面氧空位向内部扩散以及由此引起的结构不稳定与持续产氧、产气现象，又能够减少电解液副反应的发生，进而减少产气。

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种补锂添加剂及其制备方法与应用。

背景技术

锂离子电池在首次充放电过程中，电池负极的表面会产生大量的固体电解质界面膜，消耗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且降低了电极材料的充放电效率，限制了锂离子电池的应用。现有技术中，通过在正极材料中添加补锂材料，能够有效补偿锂电池的首次不可逆容量损失。然而，在研究和实际应用中发现，现有的补锂添加剂会由于分解反应、促进电解液分解等作用，而导致锂离子电池在化成阶段发生产气量增大的问题，进而导致密闭电池系统内部发生胀气现象，并引发电池体积膨胀以及安全性问题。因此亟需开发产气量少、补锂效果好的正极补锂添加剂。

发明内容

有鉴于此，本申请的一个目的在于提供一种补锂添加剂，该补锂添加剂包括富锂材料，富锂材料包含中心区域和表层区域，其中所述表层区域中，氧空位浓度从内到外逐渐减少，如此设置既可以有效减少表面氧空位向内部扩散以及由此引起的结构不稳定与持续产氧、产气现象，又能够减少电解液副反应的发生，进而减少产气。

本申请的另一个目的在于提供一种补锂添加剂的制备方法。

本申请的又一个目的在于提供一种富锂正极。

本申请的又一个目的在于提供一种二次电池。

为达到上述目的，本申请的第一方面实施例提出一种补锂添加剂，包括富锂材料，所述富锂材料为富锂氧化物；所述富锂材料的颗粒结构包括自内而外依次设置的中心区域和表层区域，所述表层区域含有第一氧空位，且第一氧空位的浓度自靠近所述中心区域一侧至远离所述中心区域一侧逐渐减少。

在本申请的一些实施例中，所述第一氧空位占所述富锂氧化物所有氧原子的0.5-10.0at％。

在本申请的一些实施例中，所述中心区域的平均半径为所述富锂材料颗粒平均半径的3/5-2/5，所述表层区域的厚度为所述富锂材料颗粒平均半径的2/5-3/5。

在本申请的一些实施例中，所述富锂材料颗粒的中值粒径在1-30μm之间，所述富锂材料颗粒的平均半径在0.5-15μm之间。

在本申请的一些实施例中，所述表层区域包括至少两个具有不同的第一氧空位浓度的子表层区域；其中所述至少两个子表层区域中具有较高第一氧空位浓度的子表层区域更靠近所述中心区域设置，且所述至少两个子表层区域中具有较低第一氧空位浓度的子表层区域更远离所述中心区域设置；与所述中心区域距离最远的子表层区域的第一氧空位的浓度为0-1.0at％。

在本申请的一些实施例中，所述中心区域具有第二氧空位；所述第二氧空位占所述富锂氧化物所有氧原子的0-5at％。

在本申请的一些实施例中，所述富锂氧化物包括分子式为Li_xM_yT_zO_q的材料和/或分子式为Li_wO的材料；其中，所述M包括Fe、Co、Ni、Mn、V、Cu、Mo、Al、Ti和Mg中的至少一种，所述T包括Fe、Co、Mn、Ni、Si和Al中的至少一种，且0＜x≤6，0＜y≤1，0≤z≤2，0＜q≤5，1≤w≤2。