[发明专利]锂离子电池及其正极补锂方法

说明书

一种锂离子电池及其正极补锂方法，属于锂离子电池领域。锂离子电池的正极补锂方法包括：在锂离子电池中使用补锂组合物，在锂离子电池的电解液中加入添加剂。其中，补锂组合物包括补锂材料和还原剂。补锂材料包括正硅酸锂、偏硅酸锂中的一种或几种；还原剂包括单质硫、单质磷、单质硼、硫化钼、硫化钨、硫化钛、硫化锂、硫化镁、硫化钙、硫化镧、硫化钽和硫化铁中的一种或多种；其中，添加剂包括双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、1,3‑丙烷磺酸内酯、氟代醚中的一种或多种。该补锂方法能够有效提升锂离子电池的能量密度和循环寿命。

本申请要求申请号为202210195728.9、专利名称为“锂离子电池及其正极补锂方法”的优先权。

技术领域

本申请涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种锂离子电池及其正极补锂方法。

背景技术

与其它的可充电的电池体系相比，锂离子二次电池具有工作电压高、重量轻、体积小、无记忆效应、自放电率低、循环寿命长和能量密度高等优点。目前，锂离子二次电池已广泛应用于手机、笔记本电脑、平板电脑等移动终端产品。

近年来，出于对环境保护方面的考虑，在各国政府和汽车制造商的推动下，电动汽车得到了迅速的发展。而锂离子二次电池凭借其优良的性能成为新一代电动汽车的理想动力源。

在首次循环过程中，由于锂离子储能器件—特别是锂二次电池—的负极的表面会形成固体电解质界面(SEI)，从而导致产生不可逆的锂损失，进而造成锂离子电池能量密度的下降。并且一些基于新型高容量合金负极材料的锂二次电池，也存在首次库伦效率偏低(＜90％)，导致电池首周容量损失较多。因此，要想实现锂二次电池的大规模应用就需要进行补锂。

然而，目前行业内的一些补锂方案的结果并不理想。

发明内容

本申请提供了一种锂离子电池及其正极补锂方法。该补锂方法能够于现有的锂离子电芯的制备工艺兼容，且便于进行工业化实施。同时，通过该方案还能够提升锂离子电池能量密度和循环寿命。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种锂离子电池的正极补锂方法。该补锂方法包括：在锂离子电池中使用补锂组合物，在锂离子电池的电解液中加入添加剂。其中，补锂组合物包括补锂材料和还原剂。补锂材料包括正硅酸锂、偏硅酸锂中的一种或几种；还原剂包括单质硫、单质磷、单质硼、硫化钼、硫化钨、硫化钛、硫化锂、硫化镁、硫化钙、硫化镧、硫化钽和硫化铁中的一种或多种。其中，添加剂包括双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、1,3-丙烷磺酸内酯、氟代醚中的一种或多种。

根据本申请的一些示例，补锂材料是正硅酸锂或偏硅酸锂，还原剂是单质硫，添加剂是第一组合物或第二组合物；其中第一组合物包括氟代醚、1,3-丙烷磺酸内酯和双草酸硼酸锂，第二组合物包括氟代醚、1,3-丙烷磺酸内酯和二氟草酸硼酸锂。

根据本申请的一些示例，正极中的活性材料包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、层状三元正极材料、尖晶石镍锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁锰锂、磷酸锰锂、磷酸钴锂正极材料中的一种或多种。

根据本申请的一些示例，电解液中的溶剂包括酯类或醚类。

根据本申请的一些示例，酯类包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种；或者，醚类包括二氧戊环、四氢呋喃、乙二醇二甲醚中的一种或几种。

根据本申请的一些示例，电解液中的锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或几种。

根据本申请的一些示例，在正极中，补锂组合物的用量为活性材料质量的0.2％至20％；在电解液中，添加剂的用量为电解液质量的0.1％至5％。

根据本申请的一些示例，在补锂组合物中，还原剂的用量为补锂材料质量的1％至30％。