本發(fā)明涉及二次電池，具體涉及一種補(bǔ)鋰材料及其制備方法、正極材料和二次電池。

背景技術(shù)：

1、液態(tài)鋰離子電池在首次充放電中，正極材料脫出的li+與電解液發(fā)生反應(yīng)，將在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜(sei)。這個過程將不可逆的消耗正極材料中超過10％的鋰源，首周庫倫效率低于90％，且在鋰電的充放電循環(huán)過程中也會持續(xù)消耗正極中的活性鋰，導(dǎo)致鋰離子電池壽命縮短。針對這個現(xiàn)象，目前的解決方案是在正極材料中添加適當(dāng)?shù)难a(bǔ)鋰材料，通過電池充電過程中補(bǔ)鋰材料分解釋放活性鋰來減少循環(huán)過程中的鋰損耗。

2、但是，在利用補(bǔ)鋰材料和正極材料復(fù)配時，由于補(bǔ)鋰材料是犧牲性鋰鹽，在首次充電時即脫鋰分解，顆粒體積縮小或進(jìn)一步粉碎化，因此首次充電后容易在正極片表面出現(xiàn)凹坑或在正極片內(nèi)部出現(xiàn)空隙，對極片整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種補(bǔ)鋰材料及其制備方法、正極材料和二次電池，解決富鋰材料消耗后極片容易出現(xiàn)凹坑的問題。

2、為實現(xiàn)本申請的目的，本申請?zhí)峁┝巳缦碌募夹g(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種補(bǔ)鋰材料，包括固態(tài)電解質(zhì)載體和富鋰材料，所述固態(tài)電解質(zhì)載體上開設(shè)有孔洞，所述富鋰材料分布于所述固態(tài)電解質(zhì)載體的孔洞中。

4、本發(fā)明提供的補(bǔ)鋰材料以固態(tài)電解質(zhì)載體為基體，利用固態(tài)電解質(zhì)載體上的孔洞負(fù)載富鋰材料，該補(bǔ)鋰材料的優(yōu)勢包括：1)固態(tài)電解質(zhì)載體能夠提高富鋰材料的離子導(dǎo)電率；2)固態(tài)電解質(zhì)載體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在富鋰材料放電分解后，不會導(dǎo)致極片出現(xiàn)凹坑和縫隙。

5、一種實施方式中，所述孔洞包括所述固態(tài)電解質(zhì)載體的外表面朝向內(nèi)部凹陷形成的凹孔。

6、一種實施方式中，所述孔洞包括自所述固態(tài)電解質(zhì)載體的內(nèi)部朝向外表面延伸并延伸至所述外表面的孔道。

7、一種實施方式中，所述固態(tài)電解質(zhì)載體的粒徑為5μm～40μm。

8、一種實施方式中，所述孔洞的孔徑為50nm～1μm。

9、一種實施方式中，所述孔洞的深度為50nm～5μm。

10、一種實施方式中，所述固態(tài)電解質(zhì)載體的比表面積為0.5m2/g～50m2/g。

11、一種實施方式中，所述固態(tài)電解質(zhì)載體孔隙率為30％～80％。

12、一種實施方式中，所述補(bǔ)鋰材料還包括過渡金屬氧化物，至少部分所述過渡金屬氧化物分布于所述孔洞中。

13、一種實施方式中，部分所述過渡金屬氧化物封堵于所述孔洞的開口處，以結(jié)合在所述孔洞中的富鋰材料的外表面。

14、一種實施方式中，部分所述過渡金屬氧化物填充于所述富鋰材料與所述固態(tài)電解質(zhì)載體之間的縫隙中。

15、一種實施方式中，所述補(bǔ)鋰材料包括原子沉積層，所述原子沉積層包覆在所述固態(tài)電解質(zhì)載體和所述富鋰材料的外表面，所述原子沉積層包括所述過渡金屬氧化物。

16、一種實施方式中，所述富鋰材料的表面連接有官能團(tuán)，所述過渡金屬氧化物通過所述官能團(tuán)與所述富鋰材料連接。

17、一種實施方式中，所述富鋰材料、所述固態(tài)電解質(zhì)載體和所述過渡金屬氧化物的質(zhì)量比為100:(10～40):(0.5～20)。

18、一種實施方式中，所述固態(tài)電解質(zhì)載體包括聚合物固態(tài)電解質(zhì)、氧化物固態(tài)電解質(zhì)、硫化物固態(tài)電解質(zhì)和磷酸鹽固態(tài)電解質(zhì)中的一種或多種。

19、一種實施方式中，所述過渡金屬氧化物的化學(xué)通式為mfog，其中1≤f≤3，1≤g≤5，m包括w、mo、ni、co、nb、ge、al、mn、ti、mg中的一種或多種。

20、第二方面，本發(fā)明提供一種補(bǔ)鋰材料的制備方法，包括：制備具有孔洞的固態(tài)電解質(zhì)載體；將富鋰材料與所述具有孔洞的固態(tài)電解質(zhì)載體混合，以使得所述富鋰材料分布于所述固態(tài)電解質(zhì)載體的孔洞中，并得到所述補(bǔ)鋰材料。

21、本發(fā)明提供補(bǔ)鋰材料，首先通過模板法制備具有豐富孔洞的固態(tài)電解質(zhì)載體，然后將固態(tài)電解質(zhì)載體和小粒徑富鋰材料混合球磨，將富鋰材料填充到固態(tài)電解質(zhì)載體的孔洞中，以此利用固態(tài)電解質(zhì)載體提高富鋰材料的離子導(dǎo)電性；并且在富鋰材料放電分解后，通過固態(tài)電解質(zhì)載體的支撐不會導(dǎo)致極片出現(xiàn)凹坑和縫隙。

22、第三方面，本發(fā)明還提供一種正極材料，所述正極材料包括正極活性材料和補(bǔ)鋰材料，所述補(bǔ)鋰材料包括第一方面所述的補(bǔ)鋰材料，或所述正極材料包括第二方面所述的補(bǔ)鋰材料的制備方法得到的補(bǔ)鋰材料。

23、第四方面，本發(fā)明還提供一種二次電池，所述二次電池包括正極、負(fù)極以及設(shè)置在所述正極和所述負(fù)極之間的隔膜，所述正極包括第三方面所述的正極材料。

技術(shù)特征：

1.一種補(bǔ)鋰材料，其特征在于，包括固態(tài)電解質(zhì)載體和富鋰材料，所述固態(tài)電解質(zhì)載體上開設(shè)有孔洞，所述富鋰材料分布于所述固態(tài)電解質(zhì)載體的孔洞中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)鋰材料，其特征在于，所述孔洞包括所述固態(tài)電解質(zhì)載體的外表面朝向內(nèi)部凹陷形成的凹孔；和/或，所述孔洞包括自所述固態(tài)電解質(zhì)載體的內(nèi)部朝向外表面延伸并延伸至所述外表面的孔道。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)鋰材料，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)鋰材料，其特征在于，所述補(bǔ)鋰材料還包括過渡金屬氧化物，至少部分所述過渡金屬氧化物分布于所述孔洞中。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的補(bǔ)鋰材料，其特征在于，部分所述過渡金屬氧化物封堵于所述孔洞的開口處，以結(jié)合在所述孔洞中的富鋰材料的外表面；和/或，部分所述過渡金屬氧化物填充于所述富鋰材料與所述固態(tài)電解質(zhì)載體之間的縫隙中。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的補(bǔ)鋰材料，其特征在于，所述補(bǔ)鋰材料包括原子沉積層，所述原子沉積層包覆在所述固態(tài)電解質(zhì)載體和所述富鋰材料的外表面，所述原子沉積層包括所述過渡金屬氧化物；和/或，所述富鋰材料的表面連接有官能團(tuán)，所述過渡金屬氧化物通過所述官能團(tuán)與所述富鋰材料連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的補(bǔ)鋰材料，其特征在于，

8.一種補(bǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，包括：

9.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料包括活性材料與補(bǔ)鋰材料，所述補(bǔ)鋰材料包括如權(quán)利要求1-7任一項所述的補(bǔ)鋰材料，或包括如權(quán)利要求8所述的補(bǔ)鋰材料的制備方法得到的補(bǔ)鋰材料。

10.一種二次電池，其特征在于，包括正極、負(fù)極以及設(shè)置于所述正極與負(fù)極之間的隔膜，所述正極包括如權(quán)利要求9所述的正極材料。

技術(shù)總結(jié)
一種補(bǔ)鋰材料及其制備方法、正極材料和二次電池，補(bǔ)鋰材料包括固態(tài)電解質(zhì)載體和富鋰材料，固態(tài)電解質(zhì)載體上開設(shè)有孔洞，富鋰材料分布于固態(tài)電解質(zhì)載體的孔洞中。本發(fā)明利用固態(tài)電解質(zhì)載體提高富鋰材料的離子導(dǎo)電性，并且在富鋰材料放電分解后，通過固態(tài)電解質(zhì)載體的支撐不會導(dǎo)致極片出現(xiàn)凹坑和縫隙。

技術(shù)研發(fā)人員：吳云龍,萬遠(yuǎn)鑫,裴現(xiàn)一男,孔令涌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市德方創(chuàng)域新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9