自组装补锂剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及锂离子电池正极材料，尤其涉及一种自组装补锂剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、化成过程中，锂离子电池会大量消耗从正极脱出的锂离子来形成负极表面的固体电解质膜。循环过程中，锂离子电池也会持续消耗活性锂，所以电池的能量密度和循环性能受到了直接的影响。以磷酸铁锂电池为例，其循环寿命仅为3000-6000次。

2、针对锂离子电池活性锂消耗导致电池初始容量降低及寿命减少的现象，目前可通过正极富锂的方法：通用的正极补锂剂是高克容量的低电压材料，利用这类材料在高电压下脱锂的结构不可逆性，在极片中活性物质层中混入补锂剂可实现补锂的功效。但是由于常规普通补锂剂导电性差，极化大，且在补锂过程中的不可逆形变高达30％，电池极片在补锂后的电子和离子传输网络易被破坏，影响电池的电性能和循环性能。

3、因此，提供一种具有高电导率和不影响极片传输结构的补锂剂，用于补充锂离子电池的活性锂损耗成为现在研究的热点。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题中的至少之一，本发明提供了一种自组装补锂剂及其制备方法和应用。

2、作为一个方面，本发明提供了一种自组装补锂剂，包括：富锂化合物和包覆于富锂化合物外的改性石墨烯层。

3、作为另一个方面，本发明提供了一种上述的自组装补锂剂的制备方法，包括：将石墨烯或其衍生物进行改性反应，制备改性石墨烯；将改性石墨烯和富锂化合物进行自组装，制备自组装补锂剂；其中，石墨烯或其衍生物的质量在自组装补锂剂中的质量百分比为0.001％-5％，优选为0.1％-1％。

4、作为另一个方面，本发明提供了一种正极极片，正极极片包括依次设置的补锂剂涂层、正极活性物质涂层和正极集流体；其中，补锂剂涂层中的补锂剂为上述的自组装补锂剂或上述的自组装补锂剂的制备方法得到的自组装补锂剂。

5、作为再一个方面，本发明提供了一种锂离子电池，锂离子电池包括：正极极片、负极极片、间隔设置于正极极片和负极极片之间的隔离膜、电解液及壳体；其中，正极极片为上述的正极极片。

6、本发明实施例的技术方案具有如下优点：

7、本发明实施例的自组装补锂剂，其内核表面包覆一层正电性的改性石墨烯，带正电的改性石墨烯能够通过静电自组装的方式与带负电富锂化合物进行结合，将内核(富锂化合物)与空气中的水分隔离，一方面可确保自组装补锂剂中的内核(富锂化合物)能够在存储、合浆、涂布、模切和组装等制备过程中不水解，另一方面可以确保自组装补锂剂拥有良好的电导率，降低补锂剂的极化。另外，通过分层涂布的方式，将自组装补锂剂涂布在正极活性材料层中不接触正极集流体的一侧，可以有效解决正极补锂剂在补锂过程中形变所引起极片活性物质层传输行为变差的问题。此外，将分层涂布补锂剂的正极与负极构建锂离子电池，电池的循环寿命得到明显增强。

8、由此可见，本发明实施例的自组装补锂剂稳定性好，电导率高，在较低电位下即可充分补充循环过程中消耗的锂离子，补锂效果好，能够有效提高电池的整体电化学性能，延长电池的使用寿命。

技术特征：

1.一种自组装补锂剂，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的自组装补锂剂，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的自组装补锂剂，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的自组装补锂剂，其特征在于，

5.根据权利要求1-4所述的自组装补锂剂，其特征在于，

6.根据权利要求1-5任一项所述的自组装补锂剂，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的自组装补锂剂，其特征在于，

8.一种权利要求1-7任一项所述的自组装补锂剂的制备方法，其特征在于，包括：

9.一种正极极片，其特征在于，

10.一种锂离子电池，其特征在于，

技术总结本发明涉及一种自组装补锂剂及其制备方法和应用。自组装补锂剂，包括：富锂化合物和包覆于富锂化合物外的改性石墨烯层。其制备方法包括：将石墨烯或其衍生物进行改性反应，制备改性石墨烯；将改性石墨烯和富锂化合物进行自组装，制备自组装补锂剂；以及应用上述自组装补锂剂制备的正极极片和锂离子电池。所制备的自组装补锂剂稳定性好，电导率高，在较低电位下即可充分补充循环过程中消耗的锂离子，补锂效果好，能够有效提高电池的整体电化学性能，延长电池的使用寿命。技术研发人员：吕阳,粟琛,李左胜,应道发,唐壮,陈宝辉,吴传平受保护的技术使用者：国网湖南省电力有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29