本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體涉及一種超高容量正極補鋰劑制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著技術(shù)的發(fā)展，鋰離子電池在我們的生活中扮演不可或缺的角色。許多研究證明，在鋰離子電池中，首次充電過程會在負極表面形成固體電解質(zhì)界面(sei)，這會消耗正極中的活性鋰，導(dǎo)致不可逆容量損失。目前，使用廣泛的石墨負極的不可逆容量損失可達10％左右，而對于具有高比容量的硅基和錫基負極，該不可逆容量損失甚至高達30％以上，這顯著降低了鋰離子電池的能量密度。

2、為解決這一問題，需在初始階段對電池進行補鋰。補鋰是一種預(yù)先在電池正極或負極中儲存鋰離子的方法，以補償首次充放電過程中的不可逆容量損失，從而提高電池的容量和循環(huán)性能。正極補鋰具有工藝簡單、價格低廉和高安全性等優(yōu)點，近年來受到廣泛關(guān)注。

3、現(xiàn)有商業(yè)上成熟的三元正極補鋰劑包括富鋰鎳酸鋰、富鋰鐵酸鋰、富鋰鈷酸鋰等，某些專利技術(shù)也提出了多元素正極補鋰劑的制備方法，如專利cn114050258a提出正極補鋰劑li5fembo4的制備方法，以fe元素為補鋰劑中心元素，同時分布ni、co、mn等多種元素，該產(chǎn)品的首次充電容量為500mah/g左右。但以上補鋰劑的理論比容量均小于1000mah/g，需在正極摻混1％-5％的補鋰劑，且在首次充電脫鋰后殘留大量的過渡金屬氧化物，該殘留物不僅使電池能量密度降低，還會增加電極表面的副反應(yīng)，影響電芯健康度。因此需要一種超高容量、低殘留物量的正極補鋰劑制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種超高容量正極補鋰劑制備方法。

2、為實現(xiàn)該技術(shù)目的，本發(fā)明的方案是：一種超高容量正極補鋰劑制備方法，包括以下步驟：

3、s1、混合，按照指定比例將鋰源、過渡金屬化合物mo在惰性氣氛進行高速混合均勻，得到初始混合物料；

4、s2、燒結(jié)，將初始混合物料置于惰性氣氛下進行高溫?zé)Y(jié)，獲得燒結(jié)物料；

5、s3、球磨，將燒結(jié)物料進行球磨得到正極補鋰劑。

6、作為優(yōu)選，所述鋰源與過渡金屬化合物的混合比例根據(jù)鋰源中的li和過渡金屬化合物中過渡金屬m的摩爾比確定，其li與過渡金屬m的摩爾比范圍為：li：m＝9-25。

7、作為優(yōu)選，所述鋰源為li2o、lioh·h2o、li2co3、lino3、li2c2o4的一種或多種的組合。

8、作為優(yōu)選，所述過渡金屬化合物中的m為fe、co、ni、mn、cu、ti中的一種或多種的組合。

9、作為優(yōu)選，所述過渡金屬化合物mo為li5feo4、li2nio2、li6coo4、feo、fe2o3、fe3o4、co3o4、co2o3、mno、mno2、nio、tio2中的一種或多種的組合。

10、作為優(yōu)選，所述過渡金屬化合物mo為納米級，所述過渡金屬化合物mo的粒徑＜80nm。

11、作為優(yōu)選，步驟s1和s2中的惰性氣體為ar、n2、he之中的一種或多種的組合。

12、作為優(yōu)選，步驟s1中采用高速混合機進行高速混合操作，所述高速混合機的轉(zhuǎn)速為1500-2500rpm，混合時間為60-120min。

13、作為優(yōu)選，步驟s2中高溫?zé)Y(jié)溫度為450-1000℃，燒結(jié)時間為5-20h。

14、作為優(yōu)選，步驟s1中采用球磨機進行球磨操作，所述球磨機中的球磨珠與燒結(jié)物料比例為5：1-20：1；球磨機轉(zhuǎn)速為100-600rpm，球磨時間為1-5h。

15、本發(fā)明的有益效果，本申請利用過渡金屬的占位和催化作用，通過簡單的固相混合燒結(jié)再破碎的方式，使得過渡金屬進入材料晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部或均勻分布于材料表面，盡可能提高過渡金屬的利用率，有效降低富鋰化合物的脫鋰電位，合成工藝簡單可控，添加該超高容量正極補鋰劑，補充鋰離子電池在循環(huán)過程中的活性鋰損失，可有效提高鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性。。

16、本申請合成的正極補鋰劑具有＞1000mah/g的不可逆容量，遠超現(xiàn)有成熟的正極補鋰劑，可將原有1-5％的正極補鋰劑添加量降至0.5-1％。

17、本申請合成的正極補鋰劑主體為含鋰氧化物復(fù)合少量過渡金屬化合物，化成脫鋰后殘留物含量少，對電池體系的能量密度、表界面穩(wěn)定性的不利影響極輕微。

技術(shù)特征：

1.一種超高容量正極補鋰劑制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高容量正極補鋰劑制備方法，其特征在于：所述鋰源與過渡金屬化合物的混合比例根據(jù)鋰源中的li和過渡金屬化合物中過渡金屬m的摩爾比確定，其li與過渡金屬m的摩爾比范圍為：li：m＝9-25。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高容量正極補鋰劑制備方法，其特征在于：所述鋰源為li2o、lioh·h2o、li2co3、lino3、li2c2o4的一種或多種的組合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高容量正極補鋰劑制備方法，其特征在于：所述過渡金屬化合物中的m為fe、co、ni、mn、cu、ti中的一種或多種的組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高容量正極補鋰劑制備方法，其特征在于：所述過渡金屬化合物mo為li5feo4、li2nio2、li6coo4、feo、fe2o3、fe3o4、co3o4、co2o3、mno、mno2、nio、tio2中的一種或多種的組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超高容量正極補鋰劑制備方法，其特征在于：所述過渡金屬化合物mo為納米級，所述過渡金屬化合物mo的粒徑＜80nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高容量正極補鋰劑制備方法，其特征在于：步驟s1和s2中的惰性氣體為ar、n2、he之中的一種或多種的組合。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高容量正極補鋰劑制備方法，其特征在于：步驟s1中采用高速混合機進行高速混合操作，所述高速混合機的轉(zhuǎn)速為1500-2500rpm，混合時間為60-120min。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高容量正極補鋰劑制備方法，其特征在于：步驟s2中高溫?zé)Y(jié)溫度為450-1000℃，燒結(jié)時間為5-20h。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高容量正極補鋰劑制備方法，其特征在于：步驟s1中采用球磨機進行球磨操作，所述球磨機中的球磨珠與燒結(jié)物料比例為5：1-20：1；球磨機轉(zhuǎn)速為100-600rpm，球磨時間為1-5h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種超高容量正極補鋰劑制備方法，混合，按照指定比例將鋰源、過渡金屬化合物MO在惰性氣氛進行高速混合均勻，得到初始混合物料；燒結(jié)，將初始混合物料置于惰性氣氛下進行高溫?zé)Y(jié)，獲得燒結(jié)物料；球磨，將燒結(jié)物料進行球磨得到正極補鋰劑。所述鋰源與過渡金屬化合物的混合比例根據(jù)鋰源中的Li和過渡金屬化合物中過渡金屬M的摩爾比確定。本申請公開了一種超高容量正極補鋰劑及其制備方法，在惰性氣氛下，以鋰源和過渡金屬化合物為前驅(qū)體，通過簡單的固相混合燒結(jié)再破碎的工藝制備得到超高容量正極補鋰劑，該補鋰劑可提供超過1000mAh/g的補鋰容量，化成后殘留物少，對鋰電池的能量密度和電極表界面穩(wěn)定性影響小。添加少量該超高容量正極補鋰劑，能夠有效提高鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性，大大提高電芯的循環(huán)壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：陳小波,朱發(fā)軍,王炎偉
受保護的技術(shù)使用者：深圳博粵新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6