【技术实现步骤摘要】
本申请属于电池，尤其涉及一种复合补锂材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、电动汽车和电化学储能技术的迅猛发展对电池能量密度提出了更高要求，传统锂离子电池在能量密度上的局限性日益凸显。提升电池能量密度的关键之一在于改善阳极的库仑效率，因为与阴极相比，阳极在初始循环中会经历显著的锂损失，主要源于固体电解液界面(sei)的形成和金属锂的电镀。因此，开发预锂化技术以补偿这一活性锂的损失，成为提高全电池能量密度的焦点。
2、预锂化技术中，基于阴离子氧化机理的材料，如li2s、li3n、li2o、li5feo4、li6coo4、li2co3等，已得到广泛研究。然而，li2co3等补锂材料作为正极补锂材料使用时，充电平台电位远超实际电池系统的电压上限，为了使这些材料成为理想的正极补锂材料，其分解电位需被调控至与工业电池工作电压相兼容的范围内。
3、目前，已经开发多种类的催化剂降低碳酸锂等补锂材料的充电电位，例如各类金属氧化物催化剂等，补锂材料与这些高效金属氧化物催化剂复合后，虽然能使得补锂材料在电池中充电平台电位与电池系统接近。但是，催化剂失活后在正极材料中不仅作为无效成分占据少量比重，还有可能由于金属氧化物的特性和电解液发生反应。然而现有技术中针对催化剂失活后对电极材料造成的负面影响缺乏有效的解决办法。因此，如何解决催化剂带来的负面影响，并进一步将失活催化剂转化为有利于电池体系的添加剂，正向补强整个电池体系，是目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本申请的目的在
2、为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
3、第一方面，本申请提供一种复合补锂材料，包括含镁硅酸盐矿物材料的基体，以及负载在所述基体中的补锂材料；所述镁硅酸盐矿物材料中具有可容纳所述补锂材料的孔洞。
4、在一些可能的实现方式中，所述基体中还包含有导电材料。
5、在一些可能的实现方式中，所述镁硅酸盐矿物材料中包含有氧化镁。
6、在一些可能的实现方式中，所述镁硅酸盐矿物材料为纤维状。
7、在一些可能的实现方式中，所述补锂材料包括碳酸锂、草酸锂、方酸锂中的至少一种。
8、在一些可能的实现方式中，所述复合补锂材料中，负载的所述补锂材料的颗粒d50为50nm～800nm。
9、在一些可能的实现方式中，所述镁硅酸盐矿物材料包括纳米海泡石、蛇纹石、水镁石、水菱镁石中的至少一种。
10、在一些可能的实现方式中，所述镁硅酸盐矿物材料中，纤维平均直径为100nm～200nm，纤维长度为2μm～10μm。
11、在一些可能的实现方式中，所述导电材料包括碳纳米纤维、碳纳米管导电纤维、石墨烯/碳纳米管复合导电纳米纤维、聚苯胺导电纳米纤维中的至少一种。
12、在一些可能的实现方式中，所述导电纳米纤维中，纤维平均直径为1nm～5nm，纤维长度为1μm～20μm。
13、在一些可能的实现方式中，所述导电材料为导电纳米纤维，与所述镁硅酸盐矿物材料中的纤维交织成三维网络结构。
14、在一些可能的实现方式中，所述导电材料包括碳纳米纤维、碳纳米管导电纤维、石墨烯/碳纳米管复合导电纳米纤维、聚苯胺导电纳米纤维中的至少一种。
15、在一些可能的实现方式中，在所述镁硅酸盐矿物材料的孔洞内，所述氧化镁与所述补锂材料接触设置。
16、在一些可能的实现方式中，所述镁硅酸盐矿物材料中，所述氧化镁的质量百分含量为40％～60％。
17、在一些可能的实现方式中，所述基体中，所述镁硅酸盐矿物材料和所述导电纳米纤维的质量比为1：(1～4)。
18、在一些可能的实现方式中，所述复合补锂材料中，所述补锂材料的质量百分含量为70％～80％。
19、在一些可能的实现方式中，所述复合补锂材料中，所述镁硅酸盐矿物材料的质量百分含量为4％～15％。
20、在一些可能的实现方式中，所述复合补锂材料中，所述导电材料的质量百分含量为10％～25％。
21、在一些可能的实现方式中，所述复合补锂材料中，氧化镁的质量百分含量为2％～7.5％。
22、第二方面，本申请提供一种复合补锂材料的制备方法，包括以下步骤：
23、制备包括镁硅酸盐矿物材料的基体；所述镁硅酸盐矿物材料中具有孔洞；
24、将补锂材料负载到所述镁硅酸盐矿物材料的孔洞中，得到复合补锂材料。在一些可能的实现方式中，所述基体中还包含有导电材料，所述基体的制备包括步骤：将所述镁硅酸盐矿物材料与导电材料前驱体、分散剂溶解在水中，制成水凝胶后，冷冻干燥形成气凝胶；在惰性气氛下，对所述气凝胶进行烧结处理，得到三维网络结构的所述基体。
25、在一些可能的实现方式中，将补锂材料负载到所述镁硅酸盐矿物材料的孔洞中包括步骤：将所述基体浸泡到所述补锂材料的溶液中，取出后浸泡到反溶剂中进行反萃取重结晶，干燥得到负载有所述补锂材料的所述复合补锂材料。
26、在一些可能的实现方式中，所述补锂材料包括碳酸锂、草酸锂、方酸锂中的至少一种可重结晶类富锂材料。
27、在一些可能的实现方式中，所述镁硅酸盐矿物材料包括纳米海泡石、蛇纹石、水镁石、水菱镁石中的至少一种。
28、在一些可能的实现方式中，所述导电材料前驱体包括细菌纤维素、氧化石墨烯、聚丙烯腈、热塑性聚氨酯中的至少一种。
29、在一些可能的实现方式中，所述水凝胶中，所述镁硅酸盐矿物材料与所述导电材料前驱体的质量比为1：(2～20)。
30、在一些可能的实现方式中，所述水凝胶中，所述分散剂的质量百分含量为0.3％～0.8％。
31、在一些可能的实现方式中，所述分散剂包括聚偏二氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚乙烯醇中的至少一种。
32、在一些可能的实现方式中，制备所述水凝胶的温度条件为50℃～80℃。
33、在一些可能的实现方式中，所述烧结处理的升温速率为1℃/min～5℃/min，保温温度为600℃～800℃，时长为4h～8h。
34、在一些可能的实现方式中，所述补锂材料的溶液为饱和溶液。
35、在一些可能的实现方式中，所述反溶剂包括乙醇、丙酮、四氢呋喃中的至少一种。
36、在一些可能的实现方式中，所述重结晶的处理步骤可重复多次。
37、在一些可能的实现方式中，所述干燥处理的温度条件为200℃～300℃。
38、第三方面，本申请提供一种二次电池，所述二次电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液；其中，所述正极片中包含有上述的复合补锂材料或者上述方法制备的复合补锂材料。
39、在一些可能的实现方式中，所述正极片的正极材料层中，所述复合补锂材料的质量百分含量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合补锂材料，其特征在于，包括含镁硅酸盐矿物材料的基体，以及负载在所述基体中的补锂材料；所述镁硅酸盐矿物材料中具有可容纳所述补锂材料的孔洞。
2.如权利要求1所述的复合补锂材料，其特征在于，所述基体中还包含有导电材料；
3.如权利要求2所述的复合补锂材料，其特征在于，所述镁硅酸盐矿物材料包括纳米海泡石、蛇纹石、水镁石、水菱镁石中的至少一种；
4.如权利要求3所述的复合补锂材料，其特征在于，所述镁硅酸盐矿物材料中，纤维平均直径为100nm～200nm，纤维长度为2μm～10μm；
5.如权利要求2～4任一项所述的复合补锂材料，其特征在于，所述基体中，所述镁硅酸盐矿物材料和所述导电材料的质量比为1：(1～4)；
6.一种复合补锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的复合补锂材料的制备方法，其特征在于，所述基体中还包含有导电材料，所述基体的制备包括步骤：将所述镁硅酸盐矿物材料与导电材料前驱体、分散剂溶解在水中，制成水凝胶后，冷冻干燥形成气凝胶；在惰性气氛下，对所述气凝胶进行烧结处
8.如权利要求7所述的复合补锂材料的制备方法，其特征在于，所述水凝胶中，所述镁硅酸盐矿物材料与所述导电材料前驱体的质量比为1：(2～20)；
9.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液；其中，所述正极片中包含有如权利要求1～5任一项所述的复合补锂材料或者如权利要求7～8任一项所述方法制备的复合补锂材料。
10.如权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述正极片的正极材料层中，所述复合补锂材料的质量百分含量为1％～3％；
...【技术特征摘要】
1.一种复合补锂材料，其特征在于，包括含镁硅酸盐矿物材料的基体，以及负载在所述基体中的补锂材料；所述镁硅酸盐矿物材料中具有可容纳所述补锂材料的孔洞。
2.如权利要求1所述的复合补锂材料，其特征在于，所述基体中还包含有导电材料；
3.如权利要求2所述的复合补锂材料，其特征在于，所述镁硅酸盐矿物材料包括纳米海泡石、蛇纹石、水镁石、水菱镁石中的至少一种；
4.如权利要求3所述的复合补锂材料，其特征在于，所述镁硅酸盐矿物材料中，纤维平均直径为100nm～200nm，纤维长度为2μm～10μm；
5.如权利要求2～4任一项所述的复合补锂材料，其特征在于，所述基体中，所述镁硅酸盐矿物材料和所述导电材料的质量比为1：(1～4)；
6.一种复合补锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7....
【专利技术属性】
技术研发人员：谢友森，万远鑫，裴现一男，王亚雄，陈心怡，张莉，赖日鑫，刘秀芳，孔令涌，
申请(专利权)人：深圳市德方创域新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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