补锂正极浆料及其制备方法、正极片、锂离子电池与流程

本申请涉及锂电池，具体提供一种补锂正极浆料及其制备方法、正极片、锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池（libs）具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命、自放电小以及无记忆效应等优势，在电化学储能领域展现出巨大的发展前景，其独特的优势促进了以锂离子电池为主体的光伏配储领域迅速发展。为了匹配长寿命的光伏产品，大幅延长锂离子电池储能设备的循环寿命变得极为重要。电池在化成和循环阶段，会在负极表面形成固体电解质界面相（sei），这个过程会不可逆地持续消耗正极活性锂，进而造成循环寿命差等问题，因而需要进行预锂化或是添加补锂剂来改善循环寿命。

2、负极补锂由于金属锂活性高、锂粉难融等问题使得量产存在较大问题，但正极补锂可以直接在合浆过程中添加，操作简单且无需对现有电池体系进行改善，简便快捷和成本低等使得其大规模量产更有望。但是大多数正极补锂剂表面残碱量过高，会导致浆料中的羟基基团会与粘结剂聚偏二氟乙烯发生亲核反应导致脱氟，使得聚偏二氟乙烯降解同时生成水进而使得胶料凝胶，除此之外，正极补锂剂表面残碱也会导致正极表面钝化阻碍锂离子扩散，阻抗增大加剧电芯极化。

3、相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本申请旨在解决上述技术问题，即，解决现有正极补锂剂表面残碱量过高而影响电池性能的问题。

2、在第一方面，本申请提供一种补锂正极浆料，所述补锂正极浆料包括正极活性物质、溶剂、正极补锂剂和添加剂，其中，所述添加剂包括硅烷添加剂和弱酸类添加剂，所述硅烷添加剂中含有硅烷基，所述弱酸类添加剂为抗坏血酸和/或羧酸。

3、在上述补锂正极浆料的优选技术方案中，所述正极活性物质包括正极活性材料、导电剂和粘结剂，所述添加剂的添加量为所述正极活性材料的0.8wt%~10wt%。

4、在上述补锂正极浆料的优选技术方案中，所述硅烷添加剂与所述弱酸类添加剂的摩尔比为（0.5~2）:1。

5、在上述补锂正极浆料的优选技术方案中，所述硅烷添加剂包括环氧硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、双氨基硅烷、氨丙基二甲氧基甲基硅烷中的至少一种；和/或，所述羧酸包括柠檬酸、草酸、苯甲酸、水杨酸中的至少一种。

6、在上述补锂正极浆料的优选技术方案中，所述正极补锂剂包括富锂镍酸锂、富锂铁酸锂、富锂草酸锂、富锂锰酸锂、富锂钴酸锂中的至少一种。

7、在上述补锂正极浆料的优选技术方案中，所述正极活性物质按重量百分比计包括以下组分：正极活性材料90%~97%、导电剂1%~5%、粘结剂2%~5%。

8、在上述补锂正极浆料的优选技术方案中，所述正极活性材料包括磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂中的至少一种；和/或，所述导电剂包括导电碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纳米纤维管、碳纳米管、石墨烯中的至少一种；和/或，所述粘结剂包括含氟树脂、聚丙烯树脂、聚丙烯酸、改性聚丙烯酸、聚苯胺、聚酰亚胺、橡胶类粘结剂中的至少一种。

9、在第二方面，本申请提供一种补锂正极浆料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将所述硅烷添加剂溶解在所述溶剂中，得到第一添加剂溶液；将所述正极补锂剂和正极活性材料加入到所述第一添加剂溶液中，搅拌均匀，得到第一浆料；将所述弱酸类添加剂溶解在所述溶剂中，得到第二添加剂溶液；将所述第二添加剂溶液加入到所述第一浆料中，之后依次加入粘结剂和导电剂，搅拌均匀，得到所述补锂正极浆料。

10、在第三方面，本申请提供一种正极片，所述正极片包括：正极集流体；上述的补锂正极浆料，涂布在所述正极集流体的表面，作为正极膜。

11、在第四方面，本申请提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的正极片。

12、与现有技术相比，本申请的补锂正极浆料具有以下有益效果：

13、（1）在补锂正极浆料中添加硅烷添加剂和弱酸类添加剂，其中硅烷添加剂的硅烷基团能够与正极补锂剂表面残碱的羟基发生反应，然后通过酸碱相互作用精确沉积弱酸类添加剂，进而能够诱导正极补锂剂的表面形成超薄界面层而增强动力学，并且在除去正极补锂剂表面残碱的同时形成醇类物质，以清除游离自由基，减缓副反应发生，能够延长电池寿命；

14、（2）在制备补锂正极浆料的过程中先引入硅烷添加剂，使残碱中的羟基引导硅烷基团发生反应，使硅烷添加剂沉积在残碱处，不会消耗活性物质的反应位点，之后再引入弱酸类添加剂，通过酸碱相互作用精准锚定弱酸类添加剂，诱导正极补锂剂的表面生成超薄且均匀的界面层而增强动力学，降低界面阻抗，改善电池循环寿命和倍率性能。

技术特征：

1.一种补锂正极浆料，其特征在于，所述补锂正极浆料包括正极活性物质、溶剂、正极补锂剂和添加剂，其中，所述添加剂包括硅烷添加剂和弱酸类添加剂，所述硅烷添加剂中含有硅烷基，所述弱酸类添加剂为抗坏血酸和/或羧酸。

2.根据权利要求1所述的补锂正极浆料，其特征在于，所述正极活性物质包括正极活性材料、导电剂和粘结剂，所述添加剂的添加量为所述正极活性材料的0.8wt%~10wt%。

3.根据权利要求1所述的补锂正极浆料，其特征在于，所述硅烷添加剂与所述弱酸类添加剂的摩尔比为（0.5~2）:1。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的补锂正极浆料，其特征在于，所述硅烷添加剂包括环氧硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、双氨基硅烷、氨丙基二甲氧基甲基硅烷中的至少一种；

5.根据权利要求1至3中任一项所述的补锂正极浆料，其特征在于，所述正极补锂剂包括富锂镍酸锂、富锂铁酸锂、富锂草酸锂、富锂锰酸锂、富锂钴酸锂中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的补锂正极浆料，其特征在于，所述正极活性物质按重量百分比计包括以下组分：正极活性材料90%~97%、导电剂1%~5%、粘结剂2%~5%。

7.根据权利要求2所述的补锂正极浆料，其特征在于，所述正极活性材料包括磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂中的至少一种；

8.一种补锂正极浆料的制备方法，用于制备权利要求1至7中任一项所述补锂正极浆料，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

9.一种正极片，其特征在于，包括：

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求9所述的正极片。

技术总结
本申请涉及锂电池技术领域，具体提供一种补锂正极浆料及其制备方法、正极片、锂离子电池。旨在解决现有正极补锂剂表面残碱量过高而影响电池性能的问题。为此，本申请的补锂正极浆料包括正极活性物质、溶剂、正极补锂剂和添加剂，其中，添加剂包括硅烷添加剂和弱酸类添加剂，硅烷添加剂中含有硅烷基，弱酸类添加剂为抗坏血酸和/或羧酸。本申请在补锂正极浆料中添加硅烷添加剂和弱酸类添加剂，能够诱导正极补锂剂的表面形成超薄界面层而增强动力学，在除去正极补锂剂表面残碱的同时形成醇类物质，以清除游离自由基，减缓副反应发生，能够延长电池寿命。

技术研发人员：胡鸿飞,占莎,蒋治亿
受保护的技术使用者：江苏天合储能有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23