[发明专利]一种双层包覆的正极补锂材料和包括该材料的锂离子电池

说明书

本发明提供一种双层包覆的正极补锂材料和包括该材料的锂离子电池，本发明是采用特殊的双层表面包覆的方式对核材料进行包覆，达到稳定材料表面结构的稳定性和降低残碱的目的。同时还可以避免其在充放电过程中易产生大量的气体，结构不稳定继而引发一系列副反应发生等问题。具体地，本发明是采用二氧化锆和氧化硼包覆在Li₂NiO₂表面，一方面二氧化锆具有多孔结构，氧化硼是一种玻璃态材料，包覆在核材料表面可以更有效抑制电解液中HF的侵蚀以保护Li₂NiO₂核材料，同时可以允许锂离子自由脱嵌；另一方面会同Li₂NiO₂表面的残余锂反应，降低材料的残碱值，有效抑制电池产气问题稳定其表面结构。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，主要涉及一种双层包覆的正极补锂材料及其制备方法和包括该材料的锂离子电池。

背景技术

目前商业锂离子电池在首次充电过程中，正极材料中约有10wt％的活性锂被消耗掉，并在负极表面形成不可逆的稳定SEI膜，导致不可逆容量损失，进而导致锂离子电池能量密度的降低。

通过在补充电池首次充电过程中形成SEI膜所消耗的锂离子，成为解决上述技术问题的最有效的方式。补锂技术应运而生，可以实现的补锂方式包含正极、负极、隔膜、电解液，其中电解液补锂范围很小，隔膜补锂对隔膜的要求和制备水平要求太高，且往往还有大量残留影响电芯自放电。负极补锂对环境的湿度要求极其苛刻，成本昂贵且容易出现锂枝晶影响安全性能。正极补锂因添加剂为富锂盐，相对安全，加工容易，成为最可能大规模应用的补锂方式而被广泛关注研究。

例如通过选取Li₂NiO₂材料，该材料的容量高达486mAh/g，在电压3.6V以上时释放出锂离子，可大幅提高电池的能量密度，并用作三元正极材料和钴酸锂等正极活性物质的补锂材料，但是Li₂NiO₂材料的残碱值比较高、表面结构稳定性差，在电池匀浆时易发生果冻现象而无法制备正极极片，再者其在充放电过程中易产生大量的气体，结构不稳定继而引发一系列副反应发生。

发明内容

为了改善现有技术中Li₂NiO₂材料的残碱值比较高、表面结构稳定性差等问题，本发明提供一种双层包覆的正极补锂材料和包括该材料的锂离子电池。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种正极补锂材料，所述正极补锂材料包括核材料和包覆层，所述核材料包括Li₂NiO₂，所述包覆层包括金属氧化物和非金属氧化物，所述金属氧化物包括ZrO₂，所述非金属氧化物包括B₂O₃。

根据本发明的实施方式，所述包覆层包括第一包覆层和第二包覆层，且所述第一包覆层包覆在核材料表面，所述第二包覆层包覆在第一包覆层表面；所述第一包覆层包括金属氧化物，所述第二包覆层包括非金属氧化物。

根据本发明的实施方式，所述ZrO₂与Li₂NiO₂的质量比为(0.1～0.3):100，如(0.1～0.2):100，如0.1:100、0.135:100、0.15:100、0.175:100、0.2:100、0.25:100、0.3:100。

根据本发明的实施方式，所述B₂O₃与Li₂NiO₂的质量比为(0.1～0.3):100，如(0.1～0.2):100，如0.1:100、0.135:100、0.15:100、0.175:100、0.2:100、0.25:100、0.3:100。