[发明专利]一种补锂剂及其应用

说明书

本发明提供了一种补锂剂及其应用。本发明第一方面提供了一种补锂剂，所述补锂剂包括基体颗粒以及包覆在至少部分基体颗粒表面的聚合物，其中，所述基体颗粒包括含氧无机物和Li₃N；所述补锂剂的补锂容量至少为1000mAh/g。本发明提供的补锂剂，含氧无机物可提高Li₃N的稳定性，包覆在基体颗粒外层的聚合物可有效隔绝空气，使制备得到的补锂剂具有较好的稳定性，不易在空气下发生反应，进一步提高了Li₃N的补锂效果。

技术领域

本发明涉及一种补锂剂及其应用，涉及锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池是一种应用非常广泛的二次电池。目前锂离子电池常用的负极材料为石墨，但由于石墨负极的理论容量有限，导致锂离子电池向高能量密度的发展受到了限制，因此，硅基负极、锡基负极、硬炭负极等容量更高的负极材料逐渐被应用到锂离子电池之中。然而，硅基负极、锡基负极、硬炭负极这类容量较高的负极材料一般都会具有首次充放电效率低的缺点，严重影响了全电池容量的发挥和实际能量密度的提升。

通过向负极片中补锂可解决上述负极材料首次充放电效率低的缺点，目前采用的补锂方法主要包括：(1)通过金属锂箔与负极片进行机械压合补锂；(2)向负极片表面洒锂粉进行补锂；(3)将锂粉制备成浆料后涂布在负极片表面进行补锂；(4)通过真空热蒸发的方式向负极片表面沉积锂；(5)通过电镀或电沉积的方式向负极片中嵌锂；(6)将负极材料与金属锂粉混合球磨，或者将金属锂加热熔融后与负极材料混合，直接对负极材料进行补锂；(7)先制备硅化锂粉Li_xSi，然后将硅化锂粉与负极材料进行混合补锂。

但是，向负极片补锂的操作通常较为复杂且存在严重的安全隐患，因此，有技术人员正在研究向正极极片中补锂，主要通过将富锂材料添加到正极片中，例如Li_1+xNi_0.5Mn_1.5O₄、Li₂NiO₂、Li₅FeO₄、Li₃N、Li₂O₂、Li₂S等。其中，Li₃N具有补锂容量高，且补锂过程较为安全的优点，但是Li₃N的在空气中的化学稳定性较差，容易在空气中转变为碳酸锂，并释放出氨气，影响Li₃N的补锂效果。

发明内容

本发明提供一种补锂剂，用于解决Li₃N在空气中化学稳定性差、补锂效果不佳的问题。

本发明第一方面提供了一种补锂剂，所述补锂剂包括基体颗粒以及包覆在至少部分基体颗粒表面的聚合物，其中，所述基体颗粒包括含氧无机物和Li₃N；

所述补锂剂的补锂容量至少为1000mAh/g。

本发明第一方面提供了一种补锂剂，包括基体颗粒以及包覆在基体颗粒表面的聚合物，其中，基体颗粒包括含氧无机物和Li₃N，含氧无机物可提高Li₃N的稳定性，包覆在至少部分基体颗粒表面的聚合物可进一步隔绝内部Li₃N与外部空气的接触，因此，本发明提供的补锂剂具有良好的化学稳定性，并且补锂容量至少为1000mAh/g，当补锂剂添加在正极片中并进一步制备得到锂离子电池时，聚合物会与锂离子电池中的电解液接触并发生溶胀或溶解，使得内部包裹的Li₃N流出，并与正极活性物质接触，达到补锂的效果。本发明提供的补锂剂，含氧无机物可提高Li₃N的稳定性，并且包覆在至少部分基体颗粒表面的聚合物可有效隔绝空气，使制备得到的补锂剂具有较好的稳定性，不易在空气下发生反应，进一步提高了Li₃N的补锂效果。