一种补锂材料、正极极片和锂离子电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池，涉及一种补锂材料、正极极片和锂离子电池。

背景技术：

1、在锂离子电池首次充电过程中，有机电解液会在石墨等负极的表面发生还原分解反应，形成致密的固体电解质相界面(solid electrolyte interface membrane，sei)膜；sei膜位于金属负极和电解液之间，对电池的长期稳定性至关重要；但sei膜的生成不可逆地消耗了大量来自正极的锂，容易造成电池循环的首次库仑效率偏低，从而降低锂离子电池的容量和能量密度；为抵消这一过程中不可逆的锂损耗，提高电池性能，在锂离子电池工作前会向电池内部补充锂离子，这一补锂步骤也叫“预嵌锂”，是通过预锂化对电极材料进行补锂。

2、正极的补锂通常是采用电化学法，通过在锂离子电池正极中添加补锂材料，电池在充电过程中，补锂材料会分解释放活性锂，以弥补sei膜生长造成的不可逆活性锂损失；现有的技术一般是将牺牲式锂盐或富锂添加剂直接加入到正极配方里，常用的正极补锂剂主要可以分为以下三类：

3、第一类是二元含锂化合物，如li2o，li2o2，li3n，li2s等，其表面通常进行碳包覆处理，或搭配金属纳米颗粒使用，以催化补锂材料活性释放锂离子；

4、第二类是富锂化合物，如富锂铁酸锂(li5feo4)，镍酸锂(li2nio2)等；

5、第三类是锂复合物，如li2s/co，lif/co，li2o/co等；

6、补锂时，补锂材料需要具备一定的氧化还原电位来参与化学反应，同时锂离子也需要一定的电位来从这些补锂材料的晶体颗粒内脱离释放；因此补锂剂的补锂电位不仅要包括理论氧化还原电位，还需要包括锂离子从晶体中的脱出电位；但补锂电位过高时，容易造成补锂材料中的金属离子溶出，影响电池性能。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种补锂材料、正极极片和锂离子电池。

2、为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种补锂材料，包括胶体材料和溶解于所述胶体材料中的补锂添加剂；所述胶体材料中的羧基质量百分含量为a％，所述补锂添加剂在所述补锂材料中的质量百分含量为b％，a/b≥1.3；

4、所述补锂添加剂包括亚硫酸锂、亚磷酸锂和草酸锂中的至少一种。

5、在一些实施例中，所述a/b的取值为1.3≤a/b≤6。

6、在一些实施例中，所述胶体材料包括聚顺丁烯二酸，且/或所述聚顺丁烯二酸的分子量为50万～150万。

7、本发明还提供一种正极极片，包括集流体和设于所述集流体的至少一侧表面的膜片层；所述膜片层包括如上述的补锂材料。

8、在一些实施例中，所述膜片层还包括补钠添加剂。

9、在一些实施例中，所述补钠添加剂包括亚硫酸钠、亚磷酸钠和草酸钠中的至少一种，和/或，所述补钠添加剂在所述膜片层中的含量小于所述补锂添加剂在所述膜片层中的含量。

10、在一些实施例中，所述膜片层还包括正极活性材料、粘结剂和导电剂。

11、在一些实施例中，所述胶体材料与所述粘结剂的质量比为(1～4)：(0.2～1.5)。

12、在一些实施例中，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚四氟乙烯中的至少一种；和/或，以所述膜片层的重量份为100份计，所述粘结剂在所述膜片层中的含量为0.2～1.5份；和/或，所述导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、导电石墨中的至少一种。

13、本发明进一步提供一种锂离子电池，包括上述正极极片。

14、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

15、本发明中补锂添加剂包括亚硫酸锂、亚磷酸锂和草酸锂，溶解补锂添加剂的胶体材料中含有聚丁烯二酸；聚丁烯二酸中含有大量羧基，亚硫酸根、草酸根能与羧基结合产生氢键，使亚硫酸锂、草酸锂能均匀分布于含有聚丁烯二酸的胶体材料中；补锂添加剂溶于浆料时，锂离子可直接由极片上的浆料层释放，无需从晶体颗粒中脱出，理论补锂电位无需算入锂离子的脱出电位；因此，本发明中补锂添加剂的理论补锂电位较低，在化成阶段即可补锂；本发明得到的补锂材料，补锂添加剂均匀溶于胶体材料内，补锂量高且在补锂过程中不会有金属溶出。

技术特征：

1.一种补锂材料，其特征在于，包括胶体材料和溶解于所述胶体材料中的补锂添加剂；所述胶体材料中的羧基质量百分含量为a％，所述补锂添加剂在所述补锂材料中的质量百分含量为b％，a/b≥1.3；

2.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述a/b的取值为1.3≤a/b≤6。

3.根据权利要求1所述的补锂材料，其特征在于，所述胶体材料包括聚顺丁烯二酸，且/或所述聚顺丁烯二酸的分子量为50万～150万。

4.一种正极极片，其特征在于，包括集流体和设于所述集流体的至少一侧表面的膜片层；所述膜片层包括如权利要求1至3中任一所述的补锂材料。

5.根据权利要求4所述的正极极片，其特征在于，所述膜片层还包括补钠添加剂。

6.根据权利要求5所述的正极极片，其特征在于，所述补钠添加剂包括亚硫酸钠、亚磷酸钠和草酸钠中的至少一种，和/或，所述补钠添加剂在所述膜片层中的含量小于所述补锂添加剂在所述膜片层中的含量。

7.根据权利要求4所述的正极极片，其特征在于，所述膜片层还包括正极活性材料、粘结剂和导电剂。

8.根据权利要求7所述的正极极片，其特征在于，所述胶体材料与所述粘结剂的质量比为(1～4)：(0.2～1.5)。

9.根据权利要求7所述的正极极片，其特征在于，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚四氟乙烯中的至少一种；和/或，以所述膜片层的重量份为100份计，所述粘结剂在所述膜片层中的含量为0.2～1.5份；和/或，所述导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、导电石墨中的至少一种。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求4至9中任一项所述的正极极片。

技术总结本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种补锂材料、正极极片和锂离子电池，其中补锂材料包括胶体材料和溶解于胶体材料中的补锂添加剂；胶体材料中的羧基质量百分含量为a％，补锂添加剂在补锂材料中的质量百分含量为b％，a/b≥1.3；补锂添加剂包括亚硫酸锂、亚磷酸锂和草酸锂中的至少一种；本发明中亚硫酸锂、亚磷酸锂和草酸锂能均匀溶于含有聚丁烯二酸的胶体材料中；补锂添加剂溶于胶体材料时，锂离子可直接由极片上的浆料层释放，无需从晶体颗粒中脱出，因此本发明中补锂添加剂的理论补锂电位较低，在化成阶段即可补锂；本发明得到的补锂材料中不掺杂晶体颗粒，补锂添加剂均匀溶于浆料内，补锂量高且在补锂过程中不会有金属溶出。技术研发人员：高娅培,张凯,马斌,吴声本受保护的技术使用者：浙江锂威能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/13