补锂材料及其制备方法和应用与流程

本申请属于电池领域，具体涉及一种补锂材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、锂离子电池由于其高能量密度、长循环寿命等优点，已经广泛应用于电动汽车、便携式电子设备等领域。然而，在首次充放电过程中，锂离子电池的正负极材料会与电解液发生反应，形成一层固态电解质界面(sei)膜，这层膜会消耗部分活性锂离子，导致电池容量下降。此外，随着电池的使用，sei膜会逐渐变厚，进一步消耗活性锂离子，影响电池的性能。为了解决这个问题，目前提出了在电池单体电芯中添加补锂添加剂，以在电池单体电芯在充放电特别是首次充放电过程中脱锂，提供sei膜所需要的锂离子，以保证电池单体电芯中的活性锂，提升锂离子电池性能。

2、但是目前常见的补锂添加剂存在对空气稳定性低，操作工艺复杂的缺点，不利于规模化生产。相比之下，草酸锂作为补锂添加剂时具有相对高的容量，良好的空气稳定性，优异的溶剂兼容性，低成本等优势，具有更高的实用化价值，因此有望成为最有前景的正极补锂剂。

3、然而，目前草酸锂一般是采用重结晶法制备，发生团聚，其粒径偏大如为二次颗粒，粒径为微米范围，如图1所示。再加上草酸锂低电化学活性，导致草酸锂脱锂分解电压高达4.7v。如此高的电压超出了现有电池体系常用的工作电压范围，增加了草酸锂作为补锂添加剂的应用难度。虽然有公开报道在草酸锂中添加催化剂能有效降低补锂剂的分解电位，但在实际应用过程中发现，催化剂催化降低补锂剂的脱锂分解电压有限，依然使得补锂剂的脱锂分解电压偏高，而且催化剂的添加导致成本增加和电池容量密度的降低。

技术实现思路

1、本申请的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种补锂材料及其制备方法和含有补锂材料的电池，以解决现有草酸锂粒径偏大导致其脱锂分解电压偏高的技术问题。

2、为了实现上述申请目的，本申请的第一方面，提供了补锂材料。本申请实施例补锂材料包括草酸锂颗粒，所述草酸锂颗粒包括一次颗粒，且所述一次颗粒占所述草酸锂颗粒总颗粒数量的60％～100％。

3、本申请的第二方面，提供了一种补锂材料的制备方法。本申请实施例补锂材料制备方法包括如下步骤：

4、将草酸锂溶液进行雾化处理，形成雾滴；

5、将雾滴引入至冷藏溶液中进行草酸锂结晶处理，得到草酸锂颗粒沉淀；

6、其中，所述冷藏溶液含有草酸锂非溶溶剂。

7、本申请的第三方面，提供了一种正极材料。本申请实施例正极材料包括活性材料和补锂添加剂，所述补锂添加剂包括上文本申请实施例补锂材料或上文本申请实施例补锂材料制备方法制得的补锂材料。

8、本申请的第四方面，提供了一种电池。本申请电池包括正极、负极和设置在正极和负极之间的隔膜或固态电解质，正极中含有本申请实施例正极材料。

9、与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：

10、本申请实施例补锂材料所含的草酸锂颗粒包括上述占比含量的一次颗粒，因此，草酸锂颗粒粒径相对现有二次颗粒的草酸锂颗粒粒径明显降低，从而增大与其它正极材料和导电剂等材料的接触面积，从而有效提升草酸锂颗粒作为补锂剂的脱锂效率，降低草酸锂颗粒的脱锂分解电压。

11、本申请实施例补锂材料制备方法通过将草酸锂溶液的微小雾滴直接在冷藏溶液中进行溶液结晶处理，由于雾滴是单个独立的液滴，其与冷藏溶液接触后，冷藏溶液限制了单个液滴与其他液滴接触，使得单个液滴构成独立结晶体系，而且析晶溶液为冷藏溶液，因此，通过冷藏溶液和雾滴的共同重要，显著降低了单个液滴中析晶的长大和发生团聚的概率，从而使得析晶生成的颗粒全部或绝大多数为一次颗粒，从而使得结晶形成草酸锂颗粒粒径相对传统重结晶法制备的草酸锂颗粒而言，其能够使得草酸锂颗粒粒径明显得到减小，而且粒径均匀性好，发生团聚概率低，从而有效提升草酸锂颗粒作为补锂剂的脱锂效率，降低草酸锂颗粒的脱锂分解电压。另外，本申请实施例补锂材料制备方法工艺条件可控，使得制备的草酸锂颗粒不仅粒径小，而且粒径相对均匀。

12、本申请实施例正极材料由于含有上文本申请实施例补锂材料，该补锂材料中草酸锂颗粒粒径小，且均匀，使得正极材料中补锂添加剂的脱锂分解电压低，能够在相对低的工作电压下进行脱锂，释放活性锂离子。同时，本申请实施例正极材料形成正极活性物质层时，该补锂添加剂能够在正极活性物质层中分散均匀，而且与包括正极材料和导电剂等材料接触面积大，从而提高补锂添加剂的脱锂效率。

13、本申请实施例电池由于在正极中含有本申请实施例正极材料，而正极材料含有本申请实施例补锂材料，因此，本申请电池具有高的总容量和能量密度以及循环性能等性能。

技术特征：

1.一种补锂材料，其特征在于，包括草酸锂颗粒，所述草酸锂颗粒包括一次颗粒，且所述一次颗粒占所述草酸锂颗粒总颗粒数量的60％～100％。

2.如权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述草酸锂颗粒的粒径范围为50～200nm。

3.如权利要求1或2所述的补锂材料，其特征在于：所述草酸锂颗粒的粒度d90、粒度d10和粒度d50满足以下关系：q＝(d90-d50)/(d50-d10)，其中，q为0.82～1.22。

4.如权利要求3所述的补锂材料，其特征在于，所述草酸锂颗粒的dv50粒径为95～105nm。

5.如权利要求1、2、4任一项所述的补锂材料，其特征在于：所述草酸锂颗粒包括如下(1)至(3)中的一者或两者以上：

6.如权利要求1、2、4任一项所述的补锂材料，其特征在于，所述草酸锂颗粒包括如下(1)至(3)中的一者或两者以上：

7.一种补锂材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于：在所述结晶处理过程中，所述冷藏溶液的温度为-30℃～-5℃；和/或

9.一种正极材料，其特征在于，包括活性材料和补锂添加剂，所述补锂添加剂包括如权利要求1～7任一项所述的补锂材料或如权利要求8所述的补锂材料的制备方法制得的补锂材料。

10.一种电池，包括正极、负极和设置在所述正极和负极之间的隔膜或固态电解质，其特征在于：所述正极包括如权利要求9所述的正极材料。

技术总结本申请公开了一种补锂材料及其制备方法和电池。补锂材料包括草酸锂颗粒，草酸锂颗粒包括一次颗粒，且一次颗粒占所述草酸锂颗粒总颗粒数量的60％～100％。本申请补锂材料所含的草酸锂颗粒包括上述占比含量的一次颗粒，因此，草酸锂颗粒粒径相对现有二次颗粒的草酸锂颗粒粒径明显降低，从而增大与其它正极材料和导电剂等材料的接触面积，从而有效提升草酸锂颗粒作为补锂剂的脱锂效率，降低草酸锂颗粒的脱锂分解电压。技术研发人员：何高雄,万远鑫,裴现一男,孔令涌,王亚雄,陈心怡受保护的技术使用者：深圳市德方创域新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/17