[发明专利]一种复合型正极片、其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种复合型正极片、其制备方法、锂离子电池和化成方法。所述复合型正极片包括集流体和设置于所述集流体表面的活性正极层，所述活性正极层中包括正极活性物质、补锂添加剂Lisubgt;5/subgt;FeOsubgt;4/subgt;和高价态过渡金属氧化物。本发明通过将高价过渡金属氧化物、补锂添加剂Lisubgt;5/subgt;FeOsubgt;4/subgt;与正极活性物质掺混制备复合型正极片，补锂添加剂Lisubgt;5/subgt;FeOsubgt;4/subgt;进行有效地补锂，同时，掺混的高价过渡金属氧化物可在化成阶段增加Lisubgt;5/subgt;FeOsubgt;4/subgt;中部分晶格氧的氧化，促进氧气的释放，将气体有效排出，降低了电池在后续的存储和/或循环过程的产气量，所以提升了电池整体的稳定性。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，涉及一种复合型正极片、其制备方法和锂离子电池。

背景技术

目前，大部分负极首次嵌锂过程中由于部分形成含锂的SEI膜而导致活性锂的损失，使得电池的首次库伦效率低，降低电池整体能量密度，这严重影响了锂离子电池的性能提升和应用。

氧化亚硅复合石墨材料(C-SiO_x)，其具有较高的理论比容量(＞400mAh/g)以及较低的反应电位(＜0.4V)，其广泛应用于高能量密度的动力电池体系。然而，由于C-SiOx的锂化产物Li₂O的Li-O键能较强，电化学可逆性较差，目前广泛研究的SiOx的首次库伦效率仅75％左右，即使与石墨(C)复合，其首次库伦效率也仅有80～85％左右。均低于正极三元层状材料的首次效率88％和正极磷酸铁锂(LiFePO₄)的首次效率98％。因此，当使用C-SiO_x负极匹配上述正极材料时，会存在较多活性Li的消耗，降低电池整体能量密度。

目前广泛研究的锂离子补充材料Li₅FeO₄(LFO)具有较高首次充电容量(＞700mAh/g)以及较低的首次库伦效率(＜10％)，具有良好的锂离子补充效果。例如一种技术方案制备了一种锂离子电池正极补锂材料Li₅FeO₄，并在制备正极浆料的过程中加入该正极补锂材料，锂离子电池通过补锂后，可提高其首次效率及电池容量，改善循环性能。另一种技术方案公开了一种碳包覆富锂氧化物复合材料及其制备方法，该专利通过将铁源与锂源混合，烧结后得到富锂氧化物Li₅FeO₄，然后采用该富锂氧化物粉碎后与碳源混合，烧结后得到碳包覆富锂氧化物复合材料。该方法可以有效弥补锂电池首次充放电过程中损失的活性锂。

然而，因为LFO材料中，部分晶格氧的氧化能级在对锂电位4.2V左右。因此，在首次充电过程中会释放出氧气。释放的氧气会与电解液发生反应，破坏正极与电解液之间稳定的CEI膜。从而恶化电池的稳定性，甚至引发安全问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种复合型正极片、其制备方法、锂离子电池和化成方法。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种复合型正极片，所述复合型正极片包括集流体和设置于所述集流体表面的活性正极层，所述活性正极层中包括正极活性物质、补锂添加剂Li₅FeO₄和高价态过渡金属氧化物。

本发明中，高价态过渡金属氧化物，指该过渡金属氧化物中过渡金属的价态的价态非最低价，优选该元素的最高价态或第二高的价态。

例如，对于氧化钨，其中钨的化合价优选+6价；对于氧化钼，其中钼的化合价优选+6价；对于氧化镍，其中镍的化合价优选+4价；对于氧化铌，其中铌的化合价优选+5价。