一种超高容量正极补锂剂制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种超高容量正极补锂剂制备方法。

背景技术：

1、随着技术的发展，锂离子电池在我们的生活中扮演不可或缺的角色。许多研究证明，在锂离子电池中，首次充电过程会在负极表面形成固体电解质界面(sei)，这会消耗正极中的活性锂，导致不可逆容量损失。目前，使用广泛的石墨负极的不可逆容量损失可达10％左右，而对于具有高比容量的硅基和锡基负极，该不可逆容量损失甚至高达30％以上，这显著降低了锂离子电池的能量密度。

2、为解决这一问题，需在初始阶段对电池进行补锂。补锂是一种预先在电池正极或负极中储存锂离子的方法，以补偿首次充放电过程中的不可逆容量损失，从而提高电池的容量和循环性能。正极补锂具有工艺简单、价格低廉和高安全性等优点，近年来受到广泛关注。

3、现有商业上成熟的三元正极补锂剂包括富锂镍酸锂、富锂铁酸锂、富锂钴酸锂等，某些专利技术也提出了多元素正极补锂剂的制备方法，如专利cn114050258a提出正极补锂剂li5fembo4的制备方法，以fe元素为补锂剂中心元素，同时分布ni、co、mn等多种元素，该产品的首次充电容量为500mah/g左右。但以上补锂剂的理论比容量均小于1000mah/g，需在正极掺混1％-5％的补锂剂，且在首次充电脱锂后残留大量的过渡金属氧化物，该残留物不仅使电池能量密度降低，还会增加电极表面的副反应，影响电芯健康度。因此需要一种超高容量、低残留物量的正极补锂剂制备方法。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明旨在提供一种超高容量正极补锂剂制备方法。

2、为实现该技术目的，本发明的方案是：一种超高容量正极补锂剂制备方法，包括以下步骤：

3、s1、混合，按照指定比例将锂源、过渡金属化合物mo在惰性气氛进行高速混合均匀，得到初始混合物料；

4、s2、烧结，将初始混合物料置于惰性气氛下进行高温烧结，获得烧结物料；

5、s3、球磨，将烧结物料进行球磨得到正极补锂剂。

6、作为优选，所述锂源与过渡金属化合物的混合比例根据锂源中的li和过渡金属化合物中过渡金属m的摩尔比确定，其li与过渡金属m的摩尔比范围为：li：m＝9-25。

7、作为优选，所述锂源为li2o、lioh·h2o、li2co3、lino3、li2c2o4的一种或多种的组合。

8、作为优选，所述过渡金属化合物中的m为fe、co、ni、mn、cu、ti中的一种或多种的组合。

9、作为优选，所述过渡金属化合物mo为li5feo4、li2nio2、li6coo4、feo、fe2o3、fe3o4、co3o4、co2o3、mno、mno2、nio、tio2中的一种或多种的组合。

10、作为优选，所述过渡金属化合物mo为纳米级，所述过渡金属化合物mo的粒径＜80nm。

11、作为优选，步骤s1和s2中的惰性气体为ar、n2、he之中的一种或多种的组合。

12、作为优选，步骤s1中采用高速混合机进行高速混合操作，所述高速混合机的转速为1500-2500rpm，混合时间为60-120min。

13、作为优选，步骤s2中高温烧结温度为450-1000℃，烧结时间为5-20h。

14、作为优选，步骤s1中采用球磨机进行球磨操作，所述球磨机中的球磨珠与烧结物料比例为5：1-20：1；球磨机转速为100-600rpm，球磨时间为1-5h。

15、本发明的有益效果，本申请利用过渡金属的占位和催化作用，通过简单的固相混合烧结再破碎的方式，使得过渡金属进入材料晶体结构内部或均匀分布于材料表面，尽可能提高过渡金属的利用率，有效降低富锂化合物的脱锂电位，合成工艺简单可控，添加该超高容量正极补锂剂，补充锂离子电池在循环过程中的活性锂损失，可有效提高锂离子电池的循环稳定性。。

16、本申请合成的正极补锂剂具有＞1000mah/g的不可逆容量，远超现有成熟的正极补锂剂，可将原有1-5％的正极补锂剂添加量降至0.5-1％。

17、本申请合成的正极补锂剂主体为含锂氧化物复合少量过渡金属化合物，化成脱锂后残留物含量少，对电池体系的能量密度、表界面稳定性的不利影响极轻微。

技术特征：

1.一种超高容量正极补锂剂制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的超高容量正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述锂源与过渡金属化合物的混合比例根据锂源中的li和过渡金属化合物中过渡金属m的摩尔比确定，其li与过渡金属m的摩尔比范围为：li：m＝9-25。

3.根据权利要求1所述的超高容量正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述锂源为li2o、lioh·h2o、li2co3、lino3、li2c2o4的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的超高容量正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述过渡金属化合物中的m为fe、co、ni、mn、cu、ti中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求5所述的超高容量正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述过渡金属化合物mo为li5feo4、li2nio2、li6coo4、feo、fe2o3、fe3o4、co3o4、co2o3、mno、mno2、nio、tio2中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求4所述的超高容量正极补锂剂制备方法，其特征在于：所述过渡金属化合物mo为纳米级，所述过渡金属化合物mo的粒径＜80nm。

7.根据权利要求1所述的超高容量正极补锂剂制备方法，其特征在于：步骤s1和s2中的惰性气体为ar、n2、he之中的一种或多种的组合。

8.根据权利要求1所述的超高容量正极补锂剂制备方法，其特征在于：步骤s1中采用高速混合机进行高速混合操作，所述高速混合机的转速为1500-2500rpm，混合时间为60-120min。

9.根据权利要求1所述的超高容量正极补锂剂制备方法，其特征在于：步骤s2中高温烧结温度为450-1000℃，烧结时间为5-20h。

10.根据权利要求1所述的超高容量正极补锂剂制备方法，其特征在于：步骤s1中采用球磨机进行球磨操作，所述球磨机中的球磨珠与烧结物料比例为5：1-20：1；球磨机转速为100-600rpm，球磨时间为1-5h。

技术总结本发明公开了一种超高容量正极补锂剂制备方法，混合，按照指定比例将锂源、过渡金属化合物MO在惰性气氛进行高速混合均匀，得到初始混合物料；烧结，将初始混合物料置于惰性气氛下进行高温烧结，获得烧结物料；球磨，将烧结物料进行球磨得到正极补锂剂。所述锂源与过渡金属化合物的混合比例根据锂源中的Li和过渡金属化合物中过渡金属M的摩尔比确定。本申请公开了一种超高容量正极补锂剂及其制备方法，在惰性气氛下，以锂源和过渡金属化合物为前驱体，通过简单的固相混合烧结再破碎的工艺制备得到超高容量正极补锂剂，该补锂剂可提供超过1000mAh/g的补锂容量，化成后残留物少，对锂电池的能量密度和电极表界面稳定性影响小。添加少量该超高容量正极补锂剂，能够有效提高锂离子电池的循环稳定性，大大提高电芯的循环寿命。技术研发人员：陈小波,朱发军,王炎伟受保护的技术使用者：深圳博粤新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6