本发明涉及二次电池,具体涉及一种复合补锂材料及其制备方法、正极材料和二次电池。
背景技术:
1、液态锂离子电池在首次充放电中,正极材料脱出的li+与电解液发生反应,将在负极材料表面形成固体电解质界面膜(sei)。这个过程将不可逆的消耗正极材料中超过10%的锂源,首周库伦效率低于90%,且在锂电的充放电循环过程中也会持续消耗正极中的活性锂,导致锂离子电池寿命缩短。针对这个现象,目前的解决方案是在正极材料中添加适当的补锂材料,通过电池充电过程中补锂材料分解释放活性锂来减少循环过程中的锂损耗。常见的正极补锂材料(如富锂锰系、富锂铁系、富锂镍系等)普遍存在导电性差,内部阻抗高的问题。所以如何解决补锂材料导电性差以及内部阻抗高的问题成为了关键。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种复合补锂材料及其制备方法、正极材料和二次电池,解决现有补锂材料导电性差以及内部阻抗高的问题。
2、为实现本申请的目的,本申请提供了如下的技术方案:
3、第一方面,本发明提供一种复合补锂材料,包括富锂内核和保护层,所述保护层包覆在所述富锂内核的外表层,所述保护层开设有第一沟道,所述第一沟道中填充有第一功能材料。
4、本发明提供一种复合补锂材料,该复合补锂材料包括富锂内核和包覆于其外层的保护层,保护层上开设有第一沟道,第一沟道中填充有第一功能材料,通过第一沟道以及第一功能材料形成的纹路,在补锂材料的表层形成了功能通道(如导电或导离子的通道),以降低富锂内核的内部阻抗,降低补锂材料过电势,提高补锂材料的分解率,提高锂离子导通效率,降低补锂材料的分解电压。
5、一种实施方式中,所述富锂内核开设有第二沟道,至少部分所述第一沟道与所述第二沟道连通,所述第二沟道中填充有第二功能材料,至少部分所述第一功能材料和所述第二功能材料连接。
6、一种实施方式中,沿所述保护层的厚度方向,全部所述第一沟道和所述第二沟道连通,所述第一功能材料、所述第二功能材料与所述富锂内核紧密连接。
7、一种实施方式中,所述第二功能材料和所述第一功能材料相同;和/或,所述第一功能材料和所述第二功能材料分别独立地包括导电材料、离子导体材料、催化剂中的一种或多种。
8、一种实施方式中,所述第一沟道的数量为多条,多条所述第一沟道沿所述富锂内核的周向延伸,且至少两条所述第一沟道之间相互连通。
9、一种实施方式中,所述保护层为原子层沉积层;和/或,所述保护层包含有过渡金属氧化物。
10、一种实施方式中,所述富锂内核的粒径d50为500nm~50μm。
11、一种实施方式中,所述保护层的厚度为100nm~1μm。
12、一种实施方式中,所述第一沟道的深度为100nm~1μm。
13、一种实施方式中,所述第二沟道的深度为100nm~20μm。
14、一种实施方式中,所述富锂内核、所述保护层、功能材料的质量比为100:(5~30):(1~15),其中,所述功能材料为所述第一功能材料和所述第二功能材料的质量之和。
15、第二方面,本发明提供一种复合补锂材料的制备方法,包括如下步骤:将线形模板剂包裹于所述富锂内核的外表层;将保护材料包覆于所述富锂内核的外表层形成保护层,并使所述线形模板剂显露于所述保护层之外;去除所述线形模板剂,以使所述保护层中形成第一沟道;在所述第一沟道中沉积第一功能材料后进行烧结处理,得到复合补锂材料。
16、本发明提供的复合补锂材料制备方法,首先通过线性模板剂与富锂内核结合,在富锂内核的外表层形成一些特定纹路,然后通过在富锂内核的外表层形成保护层,再通过去除线性模板剂后形成第一沟道,并在第一沟道中沉积第一功能材料烧结,可以得到具有保护层的改性复合补锂材料。该复合补锂材料中的第一功能材料在富锂内核上形成了导电/或者导离子的通道,通道有助于提升富锂内核的导电性,降低富锂内核的内部阻抗,降低过电势,提高富锂内核的分解率,提高锂离子导通效率,降低富锂内核的分解电压等效果。
17、第三方面,本发明还提供一种正极材料,所述正极材料包括正极活性材料和补锂材料,所述补锂材料包括第一方面所述的补锂材料,或所述正极材料包括第二方面所述的补锂材料的制备方法得到的补锂材料。
18、第四方面,本发明还提供一种二次电池,所述二次电池包括正极、负极和电解质,所述正极包括第三方面所述的正极材料。
1.一种复合补锂材料,其特征在于,包括富锂内核和保护层,所述保护层包覆在所述富锂内核的外表层,所述保护层开设有第一沟道,所述第一沟道中填充有第一功能材料。
2.根据权利要求1所述的复合补锂材料,其特征在于,所述富锂内核开设有第二沟道,至少部分所述第一沟道与所述第二沟道连通,所述第二沟道中填充有第二功能材料,至少部分所述第一功能材料和所述第二功能材料连接。
3.根据权利要求2所述的复合补锂材料,其特征在于,沿所述保护层的厚度方向,全部所述第一沟道和所述第二沟道连通,所述第一功能材料、所述第二功能材料与所述富锂内核紧密连接。
4.根据权利要求2所述的复合补锂材料,其特征在于,所述第二功能材料和所述第一功能材料相同;和/或,所述第一功能材料和所述第二功能材料分别独立地包括导电材料、离子导体材料、催化剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的复合补锂材料,其特征在于,所述第一沟道的数量为多条,多条所述第一沟道沿所述富锂内核的周向延伸,且至少两条所述第一沟道之间相互连通。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的复合补锂材料,其特征在于,所述保护层为原子层沉积层;和/或,所述保护层包含有过渡金属氧化物。
7.根据权利要求2-4中任一项所述的复合补锂材料,其特征在于,
8.一种复合补锂材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
9.一种正极材料,其特征在于,所述正极材料包括正极活性材料与补锂剂,所述补锂剂包括如权利要求1-7任一项所述的复合补锂材料,或包括如权利要求8所述的复合补锂材料的制备方法得到的复合补锂材料。
10.一种二次电池,其特征在于,包括正极、负极和电解质,所述正极包括如权利要求9所述的正极材料。
