[发明专利]阴极添加剂及其制备方法、阴极片及锂电池

说明书

本发明提供一种阴极添加剂及其制备方法、阴极片及锂电池。所述阴极添加剂包括无机锂盐与导电剂形成的复合材料。所述无机锂盐包括通式为Li_xM_aN_bO_y的物质，其中，2≤x≤8、0＜a≤1、0≤b＜1、a+b≥1、2≤y≤6，M选自Fe、Co、Mn、Ni、Zr、V、Nb、Mo中的一种，N选自Al、Mg、Ti、Cr、Y、Sr、Si、W、Ga、Zn中的一种。本发明的阴极添加剂能提高锂电池的首次放电容量，降低锂电池的电荷转移阻抗，提升锂电池能量密度、循环性能及倍率性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种阴极添加剂及其制备方法、阴极片及锂电池。

背景技术

锂电池由于具有工作电压高、无记忆效应、能量密度高以及循环寿命长等优点而被广泛应用于消费类电子产品，如手机、笔记本电脑、相机等，近年来锂电池已被逐步大规模应用到电动汽车以及储能领域，这对锂电池的能量密度、功率密度、循环性能及安全性能都提出了更高的要求。

锡及锡基合金、硅及硅基合金、硬碳等阳极材料与石墨类阳极材料相比，比容量具有绝对的优势，且工作电位较低，被公认为是下一代锂电池的阳极材料，这类阳极材料有助于高能量密度锂电池的开发。但此类阳极材料在使用过程中，当阳极形成SEI膜时需要消耗大量的锂离子，造成阴极材料不可逆容量有较大损失，降低了锂电池的首次充放电效率和首次放电容量。此外，在锂电池放电末期，锂离子还会滞留在阳极材料内部再次造成阴极材料不可逆容量损失。并且锂电池中还存在大量的副反应也会逐渐消耗阴极材料中脱出的锂离子，造成阴极材料不可逆容量损失，使阴极材料的放电容量逐渐衰减。因此，对阴极或阳极进行补锂以弥补阳极形成SEI膜时以及锂电池充放电过程中对锂离子的消耗，这对推进锡及锡基合金、硅及硅基合金、硬碳等下一代阳极材料在锂电池中的应用具有重要的意义。

FMC公司主要通过其产品SLMP(Stabled lithium metal powder)对阳极进行补锂，但是由于SLMP在使用时对环境湿度和氧含量要求苛刻，在现有的环境下使用SLMP的结果不稳定，SLMP的工业化使用还需解决存储和使用环境的问题，而且，惰性金属锂粉补锂还存在粉尘爆炸的安全性风险，同时还存在材料及设备改造成本高的弊端。

此外，也可将含锂的化合物添加至阴极作为阴极添加剂，这种补锂方法工艺简单，成本较低，但是这类阴极添加剂本身及其脱锂产物的电子电导率及离子电导率通常都很差，会增大锂电池的内阻(DCR)和电荷转移阻抗(Rct)，降低锂电池的放电容量，对锂电池循环性能及倍率性能也会造成一定的影响，无法满足高能量密度锂电池的使用需求。

为此，急需提供一种能够解决上述问题的技术方案。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种阴极添加剂及其制备方法、阴极片及锂电池，其能提高锂电池的首次放电容量，降低锂电池的电荷转移阻抗，提升锂电池能量密度、循环性能及倍率性能。

为了达到上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种阴极添加剂，其包括无机锂盐与导电剂形成的复合材料。所述无机锂盐包括通式为Li_xM_aN_bO_y的物质，其中，2≤x≤8、0＜a≤1、0≤b＜1、a+b≥1、2≤y≤6，M选自Fe、Co、Mn、Ni、Zr、V、Nb、Mo中的一种，N选自Al、Mg、Ti、Cr、Y、Sr、Si、W、Ga、Zn中的一种。