[发明专利]一种锂电池的负极补锂组分及其制备方法

说明书

本发明属于二次电池技术领域，具体涉及一种锂电池的负极补锂组分及其制备方法。本发明研制的产品中，包括以下重量份数的原料组成：10‑20份MOF‑5晶体材料，5‑10份聚苯胺，1‑3份聚多巴胺，5‑10份PVDF，80‑150份N‑甲基吡咯烷酮；所述MOF‑5晶体材料是由锌离子与对苯二甲酸在溶液中通过配位作用自组装而成；所述MOF‑5晶体材料中，至少部分锌离子被锂离子取代。制备产品时，将表面活性剂溶解后，再加入对苯二甲酸和醋酸锌的DMF溶液和硝酸锂，加热回流反应后，离心分离，收集沉淀物，再经干燥，得MOF‑5晶体材料；再将其与其他原料混合球磨，出料，即得。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域。更具体地，涉及一种锂电池的负极补锂组分及其制备方法。

背景技术

如今，对于锂离子电池的研究取得了很大的进展，比容量、循环稳定性以及倍率性能等都得到了提升，但还存在着许多的问题。其中，不可逆容量损失限制了许多高能材料的应用，而不可逆容量损失大部分来自于首次充电过程中形成固体电解质膜所消耗的Li⁺。

在锂离子电池首次充电过程中，电解液中的有机溶剂(如碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丙烯酯(PC)等)在夺走来自正极的锂离子后，极易在负极表面还原分解，然后生成一层钝化膜，称作固体电解质相界面膜，即SEI膜。SEI膜可以绝缘电子穿行而允许锂离子通过，其为电子绝缘体，却是优良的离子导体，可以有效抑制电解液的进一步分解，从而避免在首次循环之后形成更厚的SEI膜。SEI膜的主要包含RCOOLi、ROLi和ROCO2Li等有机成分以及Li2CO3、Li2O、LiOH、LiF等无机成分。形成这些含锂成分的过程是不可逆的，因此会永久的消耗一部分来自正极的Li⁺，降低首次循环的库仑效率(ICE)，并造成锂离子电池的能量和容量密度偏低。

石墨作为目前使用最广泛地商用锂离子电池负极材料，其首次不可逆容量损失可达10％左右，而一些高容量的负极材料的首次不可逆容量损失更高，例如硅基负极材料和锡基负极材料的首次不可逆容量损失最高可达30％以上。为了解决首次不可逆容量损失的问题，提高首次库伦效率，科研人员开发了补锂技术，通过补锂的方式在电极材料中增加新的锂源，来补偿首次循环中形成SEI膜所造成的活性锂的损失。

负极补锂的方法是在电池首次充放电之前将一定量的活性锂储存在负极材料中，这部分活性锂会在首次充电后补偿形成SEI膜所造成的容量损失，提高电池的可逆容量，从而提高了电池的能量密度。然而，在控制补锂的程度方面，过度的补锂会在负极表面镀锂，从而形成锂枝晶，造成安全方面的隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有锂电池负极补锂材料虽然可以一定程度上补充首次循环时，SEI膜对锂离子的消耗，但是在实际补锂过程中，难以实现均匀补锂，在负极表面形成锂枝晶，且负极补充的锂离子在石墨层间成为“死锂”，难以起到发挥容量的缺陷和不足，提供一种锂电池的负极补锂组分及其制备方法。

本发明的目的是提供一种锂电池的负极补锂组分。

本发明另一目的是提供一种锂电池的负极补锂组分的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种锂电池的负极补锂组分，包括以下重量份数的原料组成：10-20份MOF-5晶体材料，5-10份聚苯胺，1-3份聚多巴胺，5-10份PVDF，80-150份N-甲基吡咯烷酮；

所述MOF-5晶体材料是由锌离子与对苯二甲酸在溶液中通过配位作用自组装而成；

所述MOF-5晶体材料中，至少部分锌离子被锂离子取代。