【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋰離子電池，涉及一種改性補鋰劑及其改性方法和應用。
技術介紹
1、鋰離子電池被廣泛應用于生活各個方面，如移動設備電源，新能源車電源以及儲能電站備用電源等。這些應用于鋰電池優良的性能，如較高的容量，長久的續航等。但是鋰離子電池在首次充電時會在負極與電解液的界面上形成sei膜，這一過程消耗了li，破壞正極，影響了電池容量和使用壽命。補鋰劑作為一種有效手段，可以為sei膜的形成提供鋰源，減少正極材料的損失。
2、現有技術公開了一種電池正極補鋰添加劑、正極片、其制備方法及鋰離子電池，所述電池正極補鋰添加劑制備方法包括：將鋰源和鎳源混合后煅燒得到富鋰材料，將所述富鋰材料與水混合進行水洗，隨后干燥處理得到電池正極補鋰添加劑。
3、現有的補鋰劑導電性和空氣穩定性極差，常溫下接觸空氣中少量的水就會生產鋰化合物雜質，導致材料的性能下降；且材料制備成本高、難度大，增加了大規模工業生產和應用。
4、通常，通過外包覆碳層隔絕空氣改善富鋰鐵酸鋰的穩定性，同時碳層保證了鋰源的脫出。如cn115719808a涉及一種鐵酸鋰補鋰劑的制備方法及其應用。所述的鐵酸鋰補鋰劑的制備方法包括如下步驟：將碳源、氧化鐵和有機潤滑劑混合并進行第一研磨，得到第一混料；所述第一混料與有機鋰源混合并進行第二研磨，得到第二混料；所述第二混料經燒結后，得到所述鐵酸鋰補鋰劑。但該方法通常存在需要制備前驅體，需要加熱能耗高等缺點。
5、因此，如何使得補鋰材料在空氣中穩定存在，且補鋰效果良好，是亟待解決的技術問題。
>技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足，本專利技術的目的在于提供一種改性補鋰劑及其改性方法和應用。本專利技術提供的改性補鋰劑中，由聚乙烯醇類聚合物和異氰酸酯單體交聯而成的交聯聚合物提升了補鋰基材表面的致密度，隔絕了空氣，改善了補鋰材料在空氣中不穩定的問題，且補鋰效果優異。
2、為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供一種改性補鋰劑，所述改性補鋰劑包括補鋰基材以及包覆于所述補鋰基材表面的保護層；所述保護層包括交聯聚合物；所述交聯聚合物的反應原料包括聚乙烯醇類聚合物和異氰酸酯單體。
4、本專利技術提供的改性補鋰劑中，由聚乙烯醇類聚合物和異氰酸酯單體交聯而成的交聯聚合物提升了補鋰基材表面的致密度，隔絕了空氣，有機外層的羥基可以吸收水分，改善了補鋰材料在空氣中不穩定的問題，且補鋰效果優異。
5、本專利技術中，異氰酸酯單體與聚乙烯醇類聚合物交聯后，起到了交聯保護層的作用；從而得到了表面包覆致密的補鋰劑；如果為純聚乙烯醇類聚合物包覆，則無法解決在空氣中的穩定性。
6、所述交聯聚合物具有式i所示結構：
7、
8、其中，r1選自六亞甲基二異氰酸酯中的非官能團部分、異佛爾酮二異氰酸酯中的非官能團部分、二環己基甲烷二異氰酸酯中的非官能團部分、賴氨酸二異氰酸酯中的非官能團部分、2,6-甲苯二異氰酸酯中的非官能團部分、二苯基甲烷二異氰酸酯中的非官能團部分或萘-1,5-二異氰酸中的非官能團部分中的任意一種。
9、需要說明的是，本專利技術中，“非官能團部分”指化合物中去掉異氰酸基團的部分，例如六亞甲基二異氰酸酯中的非官能團部分是六亞甲基，二苯基甲烷二異氰酸酯中的非官能團部分是二苯基甲烷。
10、優選地，所述聚乙烯醇類聚合物包括聚乙烯醇、聚乙烯醇共聚物或聚乙烯醇共混物中的任意一種或至少兩種的組合。
11、優選地，所述聚乙烯醇共聚物由聚乙烯醇和第二聚合物共聚形成，所述第二聚合物包括丙烯酸酯類共聚物、丙烯酸酯類共混物、乙烯基醚類共聚物、乙烯基醚類共混物、環氧類高聚物、聚內酯類高聚物、乙烯基高聚物、聚偏氟聚乙烯、聚醋酸乙烯酯環氧類高聚物、聚內酯類高聚物、乙烯基高聚物、聚偏氟聚乙烯或聚醋酸乙烯酯中的任意一種或至少兩種的組合。
12、優選地，所述聚乙烯醇共混物中的除聚乙烯醇外的有機物包括丙烯酸酯類共聚物、丙烯酸酯類共混物、乙烯基醚類共聚物、乙烯基醚類共混物、環氧類高聚物、聚內酯類高聚物、乙烯基高聚物、聚偏氟聚乙烯、聚醋酸乙烯酯環氧類高聚物、聚內酯類高聚物、乙烯基高聚物、聚偏氟聚乙烯或聚醋酸乙烯酯中的任意一種或至少兩種的組合。
13、本專利技術中，除聚乙烯醇類有機物外，其他聚合物的引入，還可改善電解液的親和性，建立良好的離子通路。
14、優選地，所述異氰酸酯單體包括六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二環己基甲烷二異氰酸酯、賴氨酸二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸或萘-1,5-二異氰酸中的任意一種或至少兩種的組合。
15、優選地，所述補鋰基材包括li5feo4、linio2、li2o2、li2o或li3n中的任意一種或至少兩種的組合。
16、優選地，所述補鋰基材、聚乙烯醇類聚合物與異氰酸酯單體的摩爾比為1:0.5:(0.1～2)，例如1:0.5:0.1、1:0.5:0.3、1:0.5:0.5、1:0.5:0.8、1:0.5:1、1:0.5:1.3、1:0.5:1.5、1:0.5:1.8或1:0.5:0.1～2等。
17、需要說明的是，本專利技術中聚乙烯醇類聚合物的比例按照聚乙烯醇結構單元的摩爾比例計算。
18、本專利技術中，補鋰基材、聚乙烯醇類聚合物與異氰酸酯單體的摩爾比過大，即異氰酸酯單體過多，會導致交聯程度過高有可能導致凝膠化現象，局部反應不夠充分；而摩爾比過小，即異氰酸酯單體加入過少，又會導致交聯程度低，表面不夠致密，在空氣中的穩定性差。
19、優選地，所述交聯聚合物的反應原料還包括潛固化劑。
20、本專利技術中，在聚乙烯醇類聚合物和異氰酸酯單體交聯反應的基礎上，再引入潛固化劑，潛固化劑其和水反應速度高于異氰酸酯，會優先消耗掉吸附的水分，并生成醇胺化合物，醇胺化合物一方面可以作為交聯劑，和異氰酸脂、聚乙烯醇反應；另一方面，還具有一定吸收二氧化碳的能力；實現了持續不斷的交聯反應，將補鋰基材包裹在交聯體系中避免和空氣直接接觸，減少補鋰基材對二氧化碳的吸附以及和水反應，同時，外層的聚合物還將水分吸附在外層，避免其接觸補鋰基材；極大地提高了補鋰基材在空氣中的穩定性。
21、優選地，所述潛固化劑包括噁唑烷化合物。
22、優選地，所述噁唑烷化合物包括2-異丙基3-羥乙基-1,3-噁唑烷。
23、優選地，所述補鋰基材、聚乙烯醇類聚合物、異氰酸酯單體和潛固化劑的摩爾比為1:0.5:(0.1～2):(1～4)，例如1:0.5:0.1:1、1:0.5:0.1:2、1:0.5:0.1:4、1:0.5:1:1、1:0.5:1:2、1:0.5:1:4、1:0.5:2:1、1:0.5:2:2或1:0.5:2:4等。
24、本專利技術中，潛固化劑的加入量過少，會導致二異氰酸酯直接與水反應，產生副反應，影響補鋰效果。
25、優選地，所述交聯聚合物的原料還包括潛固化劑時，交聯聚合物本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種改性補鋰劑，其特征在于，所述改性補鋰劑包括補鋰基材以及包覆于所述補鋰基材表面的保護層；所述保護層包括交聯聚合物；所述交聯聚合物的反應原料包括聚乙烯醇類聚合物和異氰酸酯單體。
2.根據權利要求1所述的改性補鋰劑，其特征在于，所述交聯聚合物具有式I所示結構：
3.根據權利要求1或2所述的改性補鋰劑，其特征在于，所述交聯聚合物的反應原料還包括潛固化劑；
4.根據權利要求1-3任一項所述的改性補鋰劑，其特征在于，所述保護層中還包括第二補鋰劑；
5.一種如權利要求1-4任一項所述的改性補鋰劑的改性方法，其特征在于，所述改性方法包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的改性補鋰劑的改性方法，其特征在于，所述混合過程中，異氰酸酯單體至少分兩次加入；
7.根據權利要求5或6所述的改性補鋰劑的改性方法，其特征在于，所述混合的原料還包括第二補鋰劑。
8.根據權利要求5-7任一項所述的改性補鋰劑的改性方法，其特征在于，所述改性方法包括以下步驟：
9.一種補鋰電極極片，其特征在于，所述補鋰電極極片中包括
10.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包括如權利要求9所述的補鋰電極極片。
...【技術特征摘要】
1.一種改性補鋰劑，其特征在于，所述改性補鋰劑包括補鋰基材以及包覆于所述補鋰基材表面的保護層；所述保護層包括交聯聚合物；所述交聯聚合物的反應原料包括聚乙烯醇類聚合物和異氰酸酯單體。
2.根據權利要求1所述的改性補鋰劑，其特征在于，所述交聯聚合物具有式i所示結構：
3.根據權利要求1或2所述的改性補鋰劑，其特征在于，所述交聯聚合物的反應原料還包括潛固化劑；
4.根據權利要求1-3任一項所述的改性補鋰劑，其特征在于，所述保護層中還包括第二補鋰劑；
5.一種如權利要求1-4任一項所述的改性補鋰劑的改性方法，其特征在于，所述改性方法包括以下步驟：<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉昊楠，季進凱，王世力，
申請(專利權)人：重慶太藍新能源有限公司，
類型：發明
國別省市：
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