[发明专利]一种有机锂盐预锂化的锂电池负极材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种有机锂盐预锂化的锂电池负极材料及制备方法，属于锂电池负极材料技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种有机锂盐预锂化的锂电池负极材料及其制备方法，通过锂源与含有羟基和腈基的有机溶剂反应得到富锂有机物，再通过富锂有机物对负极材料进行包覆，得到有机锂盐预锂化的锂电池负极材料。其方法简单，无需依赖特殊的原料及设备，成本较低，易于推广使用。由该方法得到的负极材料，能够在首次充放电过程中，通过负极表面的富锂有机物氧化脱落重构为SEI膜，降低正极材料中锂源的消耗，从而提高首次循环效率，解决了传统三元锂电池的首次循坏效率衰减严重的问题。

技术领域

本发明涉及一种有机锂盐预锂化的锂电池负极材料及制备方法，属于锂电池负极材料技术领域。

背景技术

锂离子电池，是一种二次电池（即充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池具有重量轻、储能大、功率大、无污染等特点，在各个领域的应用也越来越广泛，它的研究和生产都取得了很大的进展。和传统的蓄电池比较起来，锂离子电池不但能量更高，放电能力更强，循环寿命更长，因此，锂离子电池随着电动汽车的发展一路走高，目前已经成为电动汽车动力的主要来源。其种类繁多，各具特色，在未来的较长时间都难以被其他动力所取代。

目前锂离子电池正极材料主要研究对象为三元正极材料，其主要优势在于高容量和稳定的低温性能。但其缺点也相对明显：阳离子混排严重；高温稳定性差；首次循环衰减严重等。针对以上缺陷，本领域科研人员做了大量的研究。

申请号为201610116860.0的发明专利公开了一种锂离子电池正极材料的表面改性方法，包括将粉碎后的锂离子电池正极材料加入到由硝酸铈和硝酸钕组成的混合溶液中，再加入氨水进行混合后，超声搅拌，蒸发水分并干燥；将干燥的产物研磨粉碎后压成片状样品，再将片状样品放入连续通入氧气的管式炉中，先升温在氧气中煅烧，然后在氩气中煅烧制得成品。该发明的锂电正极材料经过钕掺杂纳米二氧化铈的包覆改性，维持结构的稳定性，提高其首次循环效率，并填补由于锂离子脱嵌产生的氧缺陷从而维持材料结构的稳定，同时包覆物经过表面疏水化处理，具有较强的抗吸水能力。

申请号为201310548457.1的发明专利公开了一种锂离子电池负极材料碳包覆的硅石墨及其制备方法，该负极材料由硅、石墨和非晶碳组成，其中硅颗粒粘附在石墨颗粒的表面，非晶碳层包覆在硅和石墨的表面。制备方法是将硅、石墨和碳源充分混合均匀，烘干后置于高温反应炉中在惰性气体保护条件下高温烧结一定时间，即可得到碳包覆的硅石墨负极材料。该负极材料同时具备优良的循环稳定性、高的首次循环库仑效率和优良的倍率循环性能，具有综合的电化学性能。本发明的制备工艺简单，易于工业化批量生产，且不存在环境污染，绿色环保。

申请号为201110378735.4的发明专利公开了一种锂离子电池硅碳负极材料及其制备方法，要解决的技术问题是改善电极材料的充放电循环稳定性能。该发明由硅碳复合材料与天然石墨类材料混合，硅碳复合材料的质量为7～20％；硅碳复合材料由碳纳米管和/或碳纳米纤维沉积到纳米硅粉颗粒表面和/或嵌入到纳米硅粉颗粒之间形成核，在核的表面包覆有碳层，碳层质量3～15％。制备方法包括：制备前驱体硅粉，化学气相沉积，液相包覆焙烧，粉碎，混合。该发明与现有技术相比，硅碳复合负极材料可逆比容量大于500mAh/g，首次循环库仑效率大于80％，循环50周容量保持率大于95％，制备工艺简单、易于操作、成本低廉，适用于高容量型各类便携式器件用锂离子电池负极材料。

综上，目前解决首次放电衰减的主要方法为在正/负极表面包覆锂离子隔离层，从而控制SEI膜的厚度。而对于负极的预锂化材料多为电解液直接锂化，尚未有通过锂离子补偿机制缓解首次循环容量衰减问题。

发明内容