(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111563912.6 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 惠州亿纬锂能股份有限公司 地址 516006 广东省惠州市仲恺高新区惠 风七路38号 (72)发明人 邓孝龙　王忠明　冀亚娟　 (74)专利代理 机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 刘二艳 (51)Int.Cl. H01M 4/13(2010.01) H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01)C01B 32/15(2017.01) C01G 51/00(2006.01) C01G 53/00(2006.01) (54)发明名称 一种改性正极补锂材料及其制备方法与应 用 (57)摘要 本发明提供了一种改性正极补锂材料及其 制备方法与应用。 所述制备方法包括如下步骤： 混合正极补锂材料与Al源掺杂剂， 得到混合料； 烧结所得混合料， 得到烧结料； 在碳源气体气氛 下对所得烧 结料进行包覆， 得到所述改性正极补 锂材料。 本发明通过Al进行表相掺杂， 改善了材 料的结构稳定性和热稳定性， 同时阻止了电解液 中的HF对活性材料的腐蚀， 降低了表面阻抗并改 进了循环 性能。 通过对正极补锂 材料进行碳纳米 层包覆不仅隔绝了活性材料与电解液的接触， 有 效减少了副反应的发生， 同时， 提升了材料的储 存稳定性以及加工性能， 有效的提升了正极补锂 材料的导电性能。 权利要求书1页 说明书9页 CN 114242939 A 2022.03.25 CN 114242939 A 1.一种改性 正极补锂材 料的制备 方法， 其特 征在于， 所述制备 方法包括如下步骤： (1)混合正极补锂材 料与Al源掺杂剂， 得到混合料； (2)烧结步骤(1)所 得混合料， 得到烧结 料； (3)在碳源气体气氛 下对步骤(2)所 得烧结料进行包覆， 得到所述改性 正极补锂材 料。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(1)所述正极补锂材料包括 Li2NiO2； 优选地， 步骤(1)所述Al源掺杂剂包括氢氧化铝、 氧化铝、 氯化铝、 氟化铝或磷酸铝中的 任意一种或至少两种的组合； 优选地， 步骤(1)所述Al源掺杂剂的粒径范围为0.02 ‑2 μm； 优选地， 步骤(1)所述混合料中Al的质量 为正极补锂材 料的0.1‑0.3wt％。 3.根据权利要求1或2所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(1)所述的混合在空气气氛、 氮气气氛或惰性气体气氛 下进行； 优选地， 所述空气 气氛的露点≤ ‑40℃。 4.根据权利要求1 ‑3任一项所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(2)所述烧结的温度为 400‑700℃； 优选地， 步骤(2)所述烧结的时间为 4‑20h。 5.根据权利要求1 ‑4任一项所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(3)所述碳源气体包括 乙炔、 乙烯、 甲烷或乙烷中的任意 一种或至少两种的组合； 优选地， 步骤(3)所述包覆的温度为6 50‑800℃； 优选地， 步骤(3)所述包覆的时间为0.5 ‑5h。 6.根据权利要求1 ‑5任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述制备方法包括如下步 骤： (1)在空气气氛、 氮气气氛或惰性气体气氛下， 混合正极补锂材料Li2NiO2与Al源掺杂 剂， 得到混合料； 所述Al的质量 为正极补锂材 料的0.1‑0.3wt％； (2)以400‑700℃的温度烧结步骤(1)所 得混合料4 ‑20h， 得到烧结 料； (3)在碳源气体气氛下对步骤(2)所得烧结料进行包覆， 包覆的温度 为650‑800℃， 包覆 的时间为0.5 ‑5h， 得到所述改性 正极补锂材 料； 所述Al源掺杂剂包括氢氧化铝、 氧化铝、 氯化铝、 氟化铝或磷酸铝中的任意一种或至少 两种的组合； 粒径范围为0.02 ‑2 μm； 所述碳源气体包括乙炔、 乙烯、 甲烷或乙烷中的任意 一种或至少两种的组合。 7.一种改性正极补锂材料， 其特征在于， 所述改性正极补锂材料由权利要求1 ‑6任一项 所述的制备 方法得到 。 8.一种锂离子电池正极片， 其特征在于， 所述锂离子电池正极片中含有如权利要求7所 述的改性 正极补锂材 料。 9.根据权利要求8所述的锂离子电池正极片， 其特征在于， 所述改性正极补锂材料的质 量为锂离子电池正极片的0.1 ‑10wt％。 10.一种锂离子电池， 其特征在于， 所述锂离子电池中含有如权利要求7所述的改性正 极补锂材 料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114242939 A 2一种改性 正极补锂材料及其制备方 法与应用 技术领域 [0001]本发明属于锂离子电池技术领域， 涉及一种改性正极补锂材料， 尤其涉及一种改 性正极补锂材 料及其制备 方法与应用。 背景技术 [0002]当前随着消费电子和电动汽车行业的快速发展， 对新型电池的性能及 其安全性提 出了更高的要求， 而且对于电池 可耐受各种极端工作条件下的需求也在日益增长。 其中， 为 了实现更长的待机时间和续航里程， 人们不断追求着如何进一步提高电池能量密度 的方 法， 主要从以下两个方面开展工作： (1)开发具有更高能量密度的电池体系， 如锂硫电池和 锂空电池等； (2)在现有的商业锂离子电池体系上进 行改进。 然而全新的高能量密度锂离子 电池体系都存在容量衰减较快和锂金属负极枝晶生长等问题， 而这些问题在短期内无法得 到妥善的解决， 这极大的制约了其应用。 [0003]现有的商业锂离子电池正、 负极材料首周均存在着一个较大的不可逆容量损失， 正极材料主要是 由于脱锂后材料结构的坍塌， 可容纳的锂离子位置减少， 造成首次库伦效 率低， 而负极材料尤其是新型负极材料(如硅或锡)的应用， 虽然容量得到了 极大的提升， 但 不可逆容量高达30％以上， 显著降低了电池容量。 为了解决首次不可逆容量损失的问题， 科 研人员开发了补锂技术， 通过补锂的方式在电极材料中增加 新的锂源， 来补偿首次循环中 形成SEI膜所造成的活性锂的损失。 其中， 负极补锂材料在空气中极不稳定， 储存与运输都 非常困难， 而且负极补锂工艺对环境湿度要求极其苛刻， 成本昂贵且容易生成锂枝晶而影 响安全性能。 [0004]近年来， 正极补锂因为其相对较为稳定、 易于合成、 价格低廉及具有较高补锂能力 等优点， 逐渐受到了人们的关注。 其中， Li2NiO2是一种典型的富锂化合物类正极补锂添加 剂， 其在3.5V以上可以释放出锂离子， 首周理论充电容量高于480mAh/g， 作为正极材料补 锂 添加剂， 可大幅提高锂离子电池的能量密度， 但是该物质表面残锂量高， 加工困难， 而且其 表面稳定性差， 长期的充放电过程容易与电解液发生副反应产气， 而且金属离子在负极溶 出， 容易刺穿隔膜造成短路的风险。 [0005]CN 113140722A公开了一种正极补锂材料及其制备方法和应用， 所述正极补锂材 料包括Li2‑xNi1‑yMyO2和包覆于Li2‑xNi1‑yMyO2表面的MemOn包覆层； 其中所述M包括Cu、 Fe 或V中 的任意一种或至少两种的组合， 所述Me包括Ti、 Al、 Zr或B中的任意一种或至少两种的组合， 本发明采用低成本金属元素进行前驱体共沉淀掺杂， 在降低成本的同时， 替代一部分Ni2+， 降低锂镍混排， 并且在电芯循环过程中稳定结构， 降低释氧量， 在Li2‑xNi1‑yMyO2表面包覆 MemOn包覆层， 大大降低成品残锂量， 改善加工及产气性能， 同时可以抑制过渡金属镍， 铜， 铁 的溶出沉积阳极破坏SEI膜， 从而改善循环。 [0006]CN 112397766A公开了一种高电压理离子电池及其制备方法， 所述正极包括正极 活性材料， 所述正极活性材料包含有两种化合物； 其中， 化合物1 的化学式为LixCo1‑yMey02； 0.95≤x≤1.05， 0≤y≤0.1； Me＝(Mz1Nz2)， 0≤z1≤1， 0≤z2≤1， M和N相同或不同， 彼此独立说　明　书 1/9 页 3 CN 114242939 A 3