[发明专利]正极补锂材料的制备方法及锂电池

说明书

本发明揭示了一种正极补锂材料及其制备方法、锂电池，其中正极补锂材料包括包括双十六烷基磷酸酯、LiF以及Lisubgt;3/subgt;N，LiF包覆在Lisubgt;3/subgt;N外，双十六烷基磷酸酯包覆在LiF外。本申请通过在Lisubgt;3/subgt;N外包覆LiF，并在LiF外包覆双十六烷基磷酸酯，提高正极补锂材料在溶剂中的稳定性，LiF能有效抑制有机电解液的腐蚀作用，减少其对正极补锂材料的攻击，同时，双十六烷基磷酸酯与活性材料结合，其疏水的长链烷烃向外形成一层疏水膜，减少水与Lisubgt;3/subgt;N的接触，从而提高正极补锂材料抗水分的能力，从而充分发挥Lisubgt;3/subgt;N的正极补锂能力，补充硅材料、硬碳材料等首次充放电过程中失去的锂，提高首次库伦效率，改善循环过程中电池衰落失效的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体地，涉及一种正极补锂材料及其制备方法、锂电池。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、环境友好、无记忆效应等优势而被广泛应用于3C数码、汽车等领域。但随着便携式电子设备向着微型化、待机时间长的方向发展，以及电动自行车、电动汽车等大功率、高能量设备的广泛应用，对锂离子电池能量密度的要求也越来越高。

目前常用的锂离子负极材料为石墨，其容量已经达到了极限，硅材料由于具有较高的理论克容量(4200mAh/g)以及低的放电电压(0.5V vs Li/Li+)，成为最具潜力的下一代商用锂离子电池负极材料。但硅基负极材料在首次充电过程中会消耗部分锂源形成固体电解质界面膜(SEI膜)，导致硅材料本身的首次库伦效率(ICE)偏低，造成了可循环锂的损失，降低了电池的容量，因此，补锂的概念应运而生。在众多的补锂方案中，正极补锂由于安全、简便、成本低等特点而受到青睐。

正极补锂技术主要是将补锂材料在混料工艺中加入，无需改变电池的工艺、设备。Li₃N由于高的理论比容量(2309mAh/g)、低成本等优势，可以作为补锂材料使用。但是，由于Li₃N本身易与常用的溶剂如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)发生反应，与现有的加工工艺不匹配，另外，Li₃N通常是高残碱，在加工过程中对水敏感，制约了Li₃N材料在锂电池中的广泛应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种正极补锂材料及其制备方法、锂电池。

本发明公开的一种正极补锂材料包括双十六烷基磷酸酯、LiF以及Li₃N，LiF包覆在Li₃N外，双十六烷基磷酸酯包覆在LiF外。

一种制备上述正极补锂材料的制备方法，包括以下步骤：

获得Li₃N粉末；

将上述Li₃N粉末与LiF粉末球磨后煅烧，制备得到LiF包覆Li₃N结构的粉末；

将上述LiF包覆Li₃N结构的粉末于双十六烷基磷酸酯/四氢呋喃溶液进行浸泡，除去多余的四氢呋喃和双十六烷基磷酸酯后，获得Li₃N、LiF、双十六烷基磷酸酯由内向外依次包覆结构的正极补锂材料。

根据本发明一实施方式，获得Li₃N粉末，包括以下子步骤：

将金属锂箔在充满氮气的环境中放置后，取出得到Li₃N；

将上述Li₃N放置于充满惰性气体的管式炉中，加热后取出，研磨，得到Li₃N粉末。