[发明专利]一种多功能导电剂及其在预锂化复合正极中的应用

说明书

本发明提供一种多功能导电剂及其在预锂化复合正极中的应用，该多功能导电剂为导电聚合物，选自聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶及其衍生物中至少一种，不仅能够降低补锂剂的分解电位，还能够保持极片的高导电性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种多功能导电剂及其在预锂化复合正极中的应用。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、循环寿命长等优点，广泛用于数码、电动汽车、电动工具等领域。但是，在实际应用中，锂离子电池存在的普遍问题是在首次充电过程中会消耗大量从正极脱出的锂离子来形成负极表面的SEI膜，锂离子电池在正常使用过程中发生的一系列副反应也会持续消耗活性锂，最终导致电池的初始容量降低，内阻增大，进而影响电池的使用寿命。这种活性锂的损失在硅碳负极、合金负极中会更加明显。因此研究者针对活性锂的损失开发了补锂技术。

目前，锂离子电池的补锂路线有负极补锂和正极补锂。相较于负极补锂，正极补锂可以直接将正极补锂材料添加进正极浆料中，无需额外工艺改进，成本相对较低，且安全性优异。但是，常用的正极补锂剂有Li₂O₂、Li₃N、Li₂C₄O₄、Li₂C₂O₄、Li₂C₃O₅和Li₂C₄O₆等，分解电位都比较高(4.2-4.6V)，需要在首圈充电过程中将电压充至较高的电位才能释放出其容量，才能发挥补锂剂的补锂效果。另外，将导电性较差的补锂剂添加入正极浆料中，影响极片的均一性和导电性。

发明内容

基于此，有必要提供一种多功能导电剂及其在预锂化复合正极中的应用，不仅能够降低补锂剂的分解电位，还能够保持正极浆料的均一性和极片的高导电性。

值得说明的是，常用正极补锂剂的分解电位比较高，研究发现：可以通过引入催化剂来降低正极补锂剂的分解电压。但是，常规引入能够降低正极补锂剂分解电压的催化剂时，还需要克服这些添加成分对浆料流变稳定性以及极片的均一性、导电率的负面影响。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种多功能导电剂在催化补锂剂分解、降低补锂剂分解电位中的应用，所述导电剂选自聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶及其衍生物中的至少一种。在其中一些实施例中，所述补锂剂选自草酸锂、过硼化锂、碘化锂、碳酸锂、偏硅酸锂、正硅酸锂、磷酸锂、硫酸锂、硼酸锂、氧化锂、超氧化锂、硫化锂、氮化锂、氟化锂中的一种或多种。

本发明提供一种多功能导电剂在制备预锂化复合正极中的应用，所述导电剂选自聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶及其衍生物中的至少一种。

优选地，所述导电剂占预锂化复合正极中总质量的0.1 wt%~20wt%。

本发明提供一种预锂化复合正极材料，包括正极活性物质、粘接剂、补锂剂和多功能导电剂，所述导电剂选自聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶中的至少一种。

优选地，正极活性物质、粘接剂、补锂剂和多功能导电剂的质量比为（1~10）:（0.1~2）:（0.1~5）:（0.1~5），优选（5~8）:1:（0.1~2）:（0.1~2）。更优选地，质量比为7:1:（0.1~2）:（0.1~2）。

在其中一些实施例中，所述正极活性物质优选自层状过渡金属氧化物、富锂正极材料、聚阴离子正极材料中至少一种。

在其中一些实施例中，所述层状过渡金属氧化物包括层状LixMO₂，其中，M选自Ni、Mn、Co、Al、V、Cu、Cr中的一种或者多种，x选自0.1~1。