[发明专利]一种补锂正极极片及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种补锂正极极片及其制备方法与应用，所述补锂正极极片的活性层中包括补锂剂和添加剂；所述添加剂包括亚铁盐和/或硅铝酸盐。本发明所述补锂正极极片中添加剂的存在，能够吸收补锂剂产生的杂质气体，与化成分容过程中产生的HF发生化学反应，还起到催化剂的作用，避免电芯鼓包的现象，提高了电池的安全性能，还能降低了正/负极表面SEI膜的破坏，使正极片中的补锂剂得到最大程度的克容量发挥，明显提高了电池的电化学性能。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种补锂正极极片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，电解液会在负极材料表面还原分解，形成固体电解质界面(SEI膜)，形成SEI膜的过程是个不可逆过程，会导致锂含量的减少、库伦效率降低和循环性能差等问题，因此，向电池内部补充锂离子能克服上述问题。

补锂技术主要分为正极补锂和负极补锂，负极补锂主要包括锂箔补锂、锂粉补锂，但由于锂金属比较活泼，对储存和制造环境要求较高，存在较大的安全风险和复杂加工风险，生产成本较高。与难度大、高投入的负极补锂相比，正极补锂技术因高安全性、生产工艺简便而成为得到广泛关注，典型的正极补锂是在正极合浆过程中添加少量的高容量材料，来补充首次充放电的不可逆容量损失。

目前，常见的正极补锂添加剂的材料主要包括富锂化合物(Li₂NiO₂、Li₅FeO₄)和二元锂化合物(Li₃N、Li₂O₂)；对于常规磷酸铁锂电芯而言，加入补锂剂后，可以弥补首次充电形成SEI膜消耗的锂源，使得电池的容量、能量密度及循环性能均得到一定的提升。然而，上述常规的补锂剂极易与空气中的水分和二氧化碳反应，产生大量气体，如O₂、CO₂等，在化成阶段这一现象会格外明显，从而会导致胀气使电芯胀气破裂，引发安全问题。

针对以上问题，现有技术从以下几个方面对补锂体系电芯进行相关的优化改善：(1)在正极补锂剂表面包覆LiCoO₂、Li₂MoO₃、Mo₂N、ZrO₂或活性炭等，来稳定补锂剂结构，减缓其与空气发生反应；(2)在一定湿度的环境下，正极补锂剂与水、二氧化碳在正极补锂剂表面生成稳定的碳酸锂，隔绝了水分与内层补锂剂的反应；(3)延长化成抽气时间；但是，第一种和第二种方式均只减缓了正极补锂剂与空气的反应，无法解决正极补锂剂在化成阶段脱锂后，大量产气问题，第三种方式不利于工厂的生产效率，且气体除去不完全易引发界面褐斑问题。

基于以上研究，需要提供一种补锂正极极片，所述补锂正极极片不仅能弥补首次充电形成SEI膜消耗的锂源，同时能解决补锂体系产气造成电池超厚、鼓包和热失控的问题，以及化成过程中SEI膜被破坏的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种补锂正极极片及其制备方法与应用，所述补锂正极极片中包括用来补锂的补锂剂，同时还包括添加剂，因此，所述补锂正极极片不仅能够补锂，还避免了电芯鼓包现象，减少了安全隐患，消除了化成过程中补锂剂对SEI膜的影响，且还使得补锂剂得到最大程度的克容量发挥。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种补锂正极极片，所述补锂正极极片的活性层中包括补锂剂和添加剂；

所述添加剂包括亚铁盐和/或硅铝酸盐。