[发明专利]一种液态活性锂补充剂、其制备方法及其用途

说明书

本发明提供了一种用于在锂离子电池中补充活性锂的液态活性锂补充剂，所述液态活性锂补充剂为溶液或悬浊液，包括锂的硫化物和溶剂；其中，所述溶剂能够溶解或部分地溶解锂的硫化物且两者之间不发生化学反应；和/或所述溶剂与所述锂离子电池的电解质不发生物理和/或化学反应；和/或所述溶剂选自所述锂离子电池的电解质。本发明还提供了一种在锂离子电池中补充活性锂的方法以及一种锂离子电池。本发明提供的液态活性锂补充剂制备简单，使用方便，安全性高，成本低廉。本发明提供的液态活性锂补充剂与锂离子电池的各种正极材料、负极材料及电解质兼容性好，可以用于制备各种锂离子电池，从而提高全电池的可逆充放电容量及后续的循环稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域。具体地，本发明涉及一种基于锂的硫化物的液态活性锂补充剂，本发明还涉及所述活性锂补充剂的制备方法及其用途。

背景技术

由于锂离子电池具有高的放电电压、高的能量密度以及长的循环寿命等优点，现已广泛应用于各种小型的便携式电子设备中，如笔记本电脑、移动手机和摄影机等，并且也逐渐受到高科技领域的青睐，如航天卫星、电动汽车和军事等，这些应用中均要求锂离子电池具有更好的容量和循环寿命。

本领域技术人员已知的是，在锂离子电池进行首次充放电循环时，锂离子电池的负极材料表面会形成一种固体电解质薄膜(SEI膜)，同时随着锂离子电池的循环过程，来源于正极的活性锂的锂离子和电解质中的锂离子在嵌入到负极材料后不能完全脱出，进一步地，现在商用的电解质为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸亚乙烯酯(VC)等碳酸酯类电解质，因此SEI膜的主要成分有LiF、Li₂CO₃和烷基酯锂等，而这些产物中的锂离子主要来源于正极中的活性锂，这些情况不可避免会导致锂离子电池的容量衰减以及循环效率降低，尤其是首次充放电循环后，循环效率降低更明显。

为了补充在首次充电过程中形成SEI膜以及后续的长循环不可逆容量损失引起的活性锂的损失，需要在锂离子电池中补充活性锂，现有的专利文献中已报道了一些补充锂的方法。

公开号为CN1290209C的中国专利中公开了一种负极补锂的方法，将金属锂、负极材料和非水液体形成浆料后，刮涂到集流体上，再经后续的工序形成极片。该方法虽然也可以补充消耗的活性锂，但由于金属锂的活性非常高，极易与空气中的氧气、水汽及氮气发生反应，故整个过程需要在完全无水的条件下进行，过程繁琐，极大的提高了生产成本，且锂粉由于容易漂浮于空气中，存在很大的安全隐患。

申请号为CN201310070202.9的专利申请中提出了将含锂化合物的锂补充剂直接掺入正极材料中或直接涂覆到正极的表面，在其首次充放电循环的充电过程中这些锂补充剂会分解，提供活性锂，虽然其在一定程度上补充了活性锂，但是由于锂的硫化物电子绝缘的性质，其颗粒较大时电化学活性较小，在首次充放电循环的充电时并不能完全的使活性锂发挥出来，因此只有将锂的硫化物分散为小的颗粒时，首次充放电循环才有活性，但预先制备小颗粒的锂的硫化物如高能球磨的方法，较为复杂，这将极大的提高成本，且小颗粒的锂的硫化物活性较高，会很快与空气中的水汽发生反应变质，不易保存。

申请号为CN 201210350770.X的专利申请中公开了一种“湿法补锂”的方法，将有机锂喷洒或滴加与正极的表面，使有机锂中的锂被还原后嵌入到正极片中。但该发明存在一些问题，如所使用的正丁基锂、叔丁基锂等是高易燃易爆的危险品，安全性并不比锂粉高；虽然喷洒在正极表面的有机锂有部分的有机锂被还原并嵌入正极中，但还存在很多的残留，这反而会进一步降低容量。

因此，当前需要一种用于在锂离子电池中补充活性锂的试剂和方法，以减少锂离子电池在充放电过程中的容量衰减，并提高其循环效率。

发明内容