[发明专利]一种正极补锂材料和包括该材料的锂离子电池

说明书

本发明提供一种正极补锂材料和包括该材料的锂离子电池，本发明是采用特殊的包覆方式对核材料进行包覆，达到稳定材料表面结构的稳定性和降低残碱的目的。同时还可以避免其在充放电过程中易产生大量的气体，结构不稳定继而引发一系列副反应发生等问题。具体地，本发明是采用二氧化锆和氧化硼包覆在Li₅FeO₄表面，一方面二氧化锆具有多孔结构，氧化硼是一种玻璃态材料，包覆在核材料表面可以更有效抑制电解液中HF的侵蚀以保护Li₅FeO₄核材料，同时可以允许锂离子自由脱嵌；另一方面会同Li₅FeO₄表面的残余锂反应，降低材料的残碱值，有效抑制电池产气问题稳定其表面结构。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，主要涉及一种正极补锂材料及其制备方法和包括该材料的锂离子电池。

背景技术

目前商用锂离子电池负极材料应用最多的是石墨，其在首次充放电过程中对应的首次充放电效率约为90％，说明将会有10％的活性锂被消耗掉，并在负极表面形成SEI膜，这部分损失的容量是不可逆的，直接影响电池的能量密度。这部分不可逆容量可通过补锂来消除，正极补锂具有相对稳定、价格低廉、高容量、安全性等优点，受到国内外企业和科研院所的关注，有望实现商业化。

Li₅FeO₄用于补偿锂离子电池的不可逆容量损失，具有非常好的补锂效果，可显著提高锂离子电池的首周容量和循环寿命，但是Li₅FeO₄的残碱值比较高、表面不稳定，在电解液中副反应易胀气。

发明内容

为了改善现有技术中Li₅FeO₄材料的残碱值比较高、表面结构稳定性差等问题，本发明提供一种正极补锂材料和包括该材料的锂离子电池。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种正极补锂材料，所述正极补锂材料包括核材料和包覆在核材料表面的包覆层，所述核材料包括Li₅FeO₄，所述包覆层包括金属氧化物和非金属氧化物，所述金属氧化物包括ZrO₂，所述非金属氧化物包括B₂O₃。

根据本发明的实施方式，所述包覆层包括第一包覆层和第二包覆层，且所述第一包覆层包覆在核材料表面，所述第二包覆层包覆在第一包覆层表面；所述第一包覆层包括金属氧化物，所述金属氧化物包括ZrO₂；所述第二包覆层包括非金属氧化物，所述非金属氧化物包括B₂O₃。

根据本发明的实施方式，所述ZrO₂与Li₅FeO₄的质量比为(0.1～0.3):100，如(0.1～0.2):100，如0.1:100、0.135:100、0.15:100、0.175:100、0.2:100、0.25:100、0.3:100。

根据本发明的实施方式，所述B₂O₃与Li₅FeO₄的质量比为(0.1～0.3):100，如(0.1～0.2):100，如0.1:100、0.135:100、0.15:100、0.175:100、0.2:100、0.25:100、0.3:100。

根据本发明的实施方式，所述ZrO₂和B₂O₃的质量比为(3～1):(1～3)。