本發(fā)明專利技術(shù)涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合補(bǔ)鋰材料及其制備方法、正極片和電池。一種復(fù)合補(bǔ)鋰材料，包括：富鋰材料；第一包覆層，包覆在所述富鋰材料的至少部分表面，所述第一包覆層包括具有多孔結(jié)構(gòu)的碳化物或氮化物層；及，第二包覆層，包覆在所述第一包覆層的至少部分表面，所述第二包覆層包括碳材料層。本申請可以提高補(bǔ)鋰材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，且具備一定的導(dǎo)電性，能優(yōu)化材料的電導(dǎo)率，利于提升電池的能量密度和循環(huán)性能。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電池，具體而言，涉及一種復(fù)合補(bǔ)鋰材料及其制備方法、正極片和電池。
技術(shù)介紹
1、鋰離子電池在首次充放電過程中，電池負(fù)極表面會產(chǎn)生大量的固體電解質(zhì)相界面膜(sei)，消耗電池中有限的鋰離子和電解液，造成不可逆容量損失，降低了鋰離子電池的循環(huán)性能和能量密度。為了提高鋰電池的能量密度，降低鋰電池首次充放電過程種鋰離子的消耗成為重要的解決方向之一。相關(guān)技術(shù)中，通過在正極材料中添加正極補(bǔ)鋰劑，能夠有效補(bǔ)償鋰電池的首次不可逆容量損失，且正極補(bǔ)鋰劑能夠直接應(yīng)用于漿料中，可節(jié)約成本，實(shí)用方便。然而，目前正極補(bǔ)鋰劑由于其一次性使用的特點(diǎn)，鋰離子不可逆，充電完成后結(jié)構(gòu)失活，容易坍塌且導(dǎo)電性不足，惡化電池的阻抗和功率等性能，因此如何解決此問題成為重點(diǎn)關(guān)注問題之一。
2、相關(guān)技術(shù)中，為了緩解上述問題，進(jìn)行了大量的研究，比如，公開號為cn117219761a的專利公開了一種提高正極補(bǔ)鋰劑穩(wěn)定性的合成方法，在補(bǔ)鋰劑外部包覆一層碳酸鋰，提高一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但是碳酸鋰成分不穩(wěn)定，高溫下易分解產(chǎn)氣，破壞其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，影響正極補(bǔ)鋰劑的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。再如，公開號為cn113471554a專利公開了一種提高正極補(bǔ)鋰劑穩(wěn)定性的合成方法，其通過在補(bǔ)鋰劑外部包覆一層碳層，一定程度上提高補(bǔ)鋰劑的強(qiáng)度，但是由于碳涂層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，因此對于正極補(bǔ)鋰劑的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度改善程度不大，最終在補(bǔ)鋰結(jié)束后正極材料易破碎而導(dǎo)致電池阻抗變大，惡化電化學(xué)性能。因此，如何有效提高正極補(bǔ)鋰劑的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度對于補(bǔ)鋰劑的應(yīng)用至關(guān)重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本專利技術(shù)提供一種復(fù)合補(bǔ)鋰材料及其制備方法、正極片和電池，可以提高補(bǔ)鋰材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，且具備一定的導(dǎo)電性，能優(yōu)化材料的電導(dǎo)率，利于提升電池的能量密度和循環(huán)性能。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本申請是這樣實(shí)現(xiàn)的：
3、根據(jù)本申請的一個(gè)方面，本申請實(shí)施例提供了一種復(fù)合補(bǔ)鋰材料，所述復(fù)合補(bǔ)鋰材料包括：
4、富鋰材料；
5、第一包覆層，包覆在所述富鋰材料的至少部分表面，所述第一包覆層包括具有多孔結(jié)構(gòu)的碳化物或氮化物層；及，
6、第二包覆層，包覆在所述第一包覆層的至少部分表面，所述第二包覆層包括碳材料層。
7、另外，根據(jù)本申請的復(fù)合補(bǔ)鋰材料，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：
8、在其中的一些實(shí)施方式中，所述富鋰材料包括富鋰鎳酸鋰、富鋰鐵酸鋰、富鋰鈷酸鋰、氧化鋰、氟化鋰、氮化鋰或硫化鋰中的至少一種。
9、在其中的一些實(shí)施方式中，所述富鋰材料的平均粒徑為0.5μm～5μm。
10、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第一包覆層的厚度為0.1μm～1μm。
11、在其中的一些實(shí)施方式中，所述多孔結(jié)構(gòu)的孔徑范圍為100nm～500nm。
12、在其中的一些實(shí)施方式中，所述碳化物包括碳化鈦、碳化鎢或碳化鋯中的至少一種。
13、在其中的一些實(shí)施方式中，所述氮化物包括氮化鈦。
14、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第二包覆層的厚度為0.1μm～0.5μm。
15、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第二包覆層包括活性炭層、石墨烯層、多孔碳層或無定形碳層中的至少一種。
16、根據(jù)本申請的另一個(gè)方面，本申請實(shí)施例提供了一種復(fù)合補(bǔ)鋰材料的制備方法，其包括以下步驟：
17、將造孔劑溶液通過噴霧干燥的方式附著在富鋰材料上，得到中間體；
18、將所述中間體與第一包覆層前驅(qū)體進(jìn)行球磨、干燥，在保護(hù)性氣氛下，通入反應(yīng)性氣體，進(jìn)行第一加熱處理，得到被第一包覆層包覆的富鋰材料，所述第一包覆層包括具有多孔結(jié)構(gòu)的碳化物或氮化物層；
19、將所述被第一包覆層包覆的富鋰材料與第二包覆層前驅(qū)體混合，進(jìn)行第二加熱處理，在第一包覆層的表面包覆第二包覆層，所述第二包覆層包括碳材料層，得到所述復(fù)合補(bǔ)鋰材料。
20、在其中的一些實(shí)施方式中，所述得到中間體的步驟，滿足如下特征(1)～(3)中的至少一者：(1)所述造孔劑溶液由造孔劑和溶劑組成，所述造孔劑包括碳酸銨、碳酸氫銨或氯化銨中的至少一種，和/或，所述溶劑包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、聚氧化乙烯或環(huán)氧乙烷中的至少一種；可選的，所述造孔劑與所述富鋰材料的質(zhì)量比為(0.1～1)：(99～99.9)；(2)所述中間體的平均粒徑為0.5μm～3μm；(3)所述富鋰材料包括富鋰鎳酸鋰、富鋰鐵酸鋰、富鋰鈷酸鋰、氧化鋰、氟化鋰、氮化鋰或硫化鋰中的至少一種。
21、在其中的一些實(shí)施方式中，所述得到被第一包覆層包覆的富鋰材料的步驟，滿足如下特征(1)～(6)中的至少一者：(1)所述第一包覆層前驅(qū)體包括四氯化鈦溶液、四氯化鎢溶液或氯化鋯溶液的至少一種；可選的，所述第一包覆層前驅(qū)體的濃度為0.01～0.5mol/l；(2)所述球磨的轉(zhuǎn)速為800～2000r/min，所述球磨的時(shí)間為2～10h；(3)所述干燥為真空干燥，所述真空干燥的溫度為60℃～120℃，所述真空干燥的時(shí)間為2h～24h；(4)所述第一包覆層前驅(qū)體與所述中間體的質(zhì)量比為(0.1～1)：(99～99.9)；(5)所述反應(yīng)性氣體適于與所述第一包覆層前驅(qū)體反應(yīng)，所述反應(yīng)性氣體包括烷烴類氣體或氨氣中的至少一種；可選的，所述烷烴類氣體包括甲烷、乙烷、丙烷或丁烷中的至少一種；(6)所述第一加熱處理的溫度為800℃～1400℃，時(shí)間為2h～6h。
22、在其中的一些實(shí)施方式中，所述得到復(fù)合補(bǔ)鋰材料的步驟，滿足如下特征(1)～(5)中的至少一者：(1)所述第二包覆層前驅(qū)體包括有機(jī)碳源葡萄糖溶液、蔗糖溶液、可溶性淀粉溶液、纖維素溶液或聚乙烯醇溶液中的至少一種；可選的，所述第二包覆層前驅(qū)體的濃度為10～50g/l；(2)所述富鋰材料與所述碳材料層的質(zhì)量比為(92～98)：(2～5)；(3)所述被第一包覆層包覆的富鋰材料與所述第二包覆層前驅(qū)體浸泡混合的時(shí)間為2h～6h；(4)在進(jìn)行所述第二加熱處理時(shí)，在保護(hù)性氣氛下通入烷烴類氣體；可選的，所述烷烴類氣體包括甲烷、乙烷、丙烷或丁烷中的至少一種；(5)所述第二加熱處理的溫度為600℃～1000℃，時(shí)間為2h～4h。
23、根據(jù)本申請的又一個(gè)方面，本申請實(shí)施例提供了一種正極片，其包括集流體和設(shè)于集流體表面上的正極活性物質(zhì)層；所述正極活性物質(zhì)層包括前述的復(fù)合補(bǔ)鋰材料或前述的方法制得的復(fù)合補(bǔ)鋰材料，以及正極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。
24、在其中的一些實(shí)施方式中，所述正極活性物質(zhì)層中，所述正極活性材料、復(fù)合補(bǔ)鋰材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(85～95)：(1～10)：(0.1～5)：(1～5)。
25、根據(jù)本申請的再一個(gè)方面，本申請實(shí)施例提供了一種電池，其包括前述的正極片和負(fù)極片。
26、實(shí)施本專利技術(shù)的技術(shù)方案，至少具有以下有益效果：
27、在本申請實(shí)施本文檔來自技高網(wǎng)
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種復(fù)合補(bǔ)鋰材料，其特征在于，所述復(fù)合補(bǔ)鋰材料包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合補(bǔ)鋰材料，其特征在于，所述富鋰材料包括富鋰鎳酸鋰、富鋰鐵酸鋰、富鋰鈷酸鋰、氧化鋰、氟化鋰、氮化鋰或硫化鋰中的至少一種；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合補(bǔ)鋰材料，其特征在于，所述第一包覆層的厚度為0.1μm～1μm；
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的復(fù)合補(bǔ)鋰材料，其特征在于，所述第二包覆層的厚度為0.1μm～0.5μm；
5.一種復(fù)合補(bǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合補(bǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，所述得到中間體的步驟，滿足如下特征(1)～(3)中的至少一者：
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合補(bǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，所述得到被第一包覆層包覆的富鋰材料的步驟，滿足如下特征(1)～(6)中的至少一者：
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一項(xiàng)所述的復(fù)合補(bǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，所述得到復(fù)合補(bǔ)鋰材料的步驟，滿足如下特征(1)～(5)中的至少一者：
9.一種正極片，其特征在于，包括集流體和設(shè)于集流體表面上的正極活性物質(zhì)層；
10.一種電池，其特征在于，包括負(fù)極片和權(quán)利要求9所述的正極片。
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種復(fù)合補(bǔ)鋰材料，其特征在于，所述復(fù)合補(bǔ)鋰材料包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合補(bǔ)鋰材料，其特征在于，所述富鋰材料包括富鋰鎳酸鋰、富鋰鐵酸鋰、富鋰鈷酸鋰、氧化鋰、氟化鋰、氮化鋰或硫化鋰中的至少一種；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合補(bǔ)鋰材料，其特征在于，所述第一包覆層的厚度為0.1μm～1μm；
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的復(fù)合補(bǔ)鋰材料，其特征在于，所述第二包覆層的厚度為0.1μm～0.5μm；
5.一種復(fù)合補(bǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合補(bǔ)鋰材...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：包文濤，于天恒，王鑫，邢敏，鄧燕，韓延林，於洪將，于哲勛，王洋，
申請(專利權(quán))人：江蘇正力新能電池技術(shù)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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