【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，尤其涉及一种补锂涂层及其制备方法与应用。
技术介绍
1、目前在锂离子电池应用过程中，不可避免地存在活性锂损耗的问题：在锂离子电池首次充电过程中，电解液在石墨等负极材料的表面进行还原分解，形成一层固态电解质界面膜(sei)，然而这个sei膜的形成会造成正极中活性锂的消耗，这个过程是不可逆转的，不仅发生在首圈充放电过程中，还伴随着电池的长期循环而持续存在，这不仅导致了首次循环的库伦效率偏低，还降低了锂离子电池的容量及能量密度。
2、目前主要通过预锂化技术来补偿锂电池初始及循环过程中的活性锂不可逆容量损失，预锂化技术可以通过向电池中引入额外的活性锂，补偿电池的活性锂损耗。预锂化的方式主要是包括正极补锂、负极补锂、隔膜补锂。公开号为cn115036507a的中国专利“负极补锂极片及其制备方法与应用”中通过负极补锂的方式，来解决以上问题，负极补锂极片包括：负极集流体、负极活性物质层和补锂涂层，补锂涂层包括：锂粉、粘结剂和相变材料，通过锂粉补锂，相变材料吸收补锂过程中产生的热量，但其存在以下缺陷：(1)使用高活性锂粉，存在极大的安全隐患，需在特定条件措施下进行应用，增加了补锂涂层的制备工艺难度，不仅工艺繁琐且安全风险大，实际规模化应用难度很大；(2)锂粉作为锂源，分解释放活性锂虽然弥补了sei膜生长造成的不可逆活性锂损失，可为锂离子电池首次充电过程中补充活性锂，但锂粉释放活性锂速度较快，仅满足首次补锂及锂电池前期的循环补锂，活性锂释放完后，不能跟随锂电池的继续应用持续地补锂，无法实现锂电池补锂的长效性和
技术实现思路
1、本专利技术克服了现有技术中预锂化技术用补锂涂层中，采用锂粉作为补锂材料，存在：补锂涂层制备工艺难度增加；虽能较快释放活性锂，但不能实现锂电池补锂的长效性和稳定性等缺陷，提供了一种补锂涂层及其制备方法与应用。
2、本专利技术实现第一专利技术目的采用的技术方案是：一种补锂涂层，包括：补锂材料、相变材料和粘合剂；所述的补锂材料包括：补锂剂和包覆在补锂剂上的补锂材料用碳源；所述的补锂剂包括：结构式为lixcyoz的有机锂盐，结构式lixcyoz中：1＜x＜5，0＜y＜8、2＜z＜12；所述的补锂材料用碳源为能够提高补锂材料导电性的碳源；所述的补锂剂和补锂材料用碳源的质量比为：1:(0.05～0.25)。
3、该技术方案的有益效果是：(1)补锂涂层中，补锂剂被补锂材料用碳源包覆在内，获得碳源包覆的补锂材料，将这个包覆结构的补锂材料应用于锂电池中，可持续、稳定地释放活性锂，保证锂电池的整个应用过程中，可得到持续、稳定地补锂效果，有效降低电池循环容量的衰减速率，得到长循环寿命和性能稳定的锂电池；
4、(2)包覆在补锂剂上的补锂材料用碳源，可提高补锂材料的导电性，促进锂离子在材料中的扩散速率，进而提升锂电池的化学性能；补锂材料用碳源的应用，也提高了补锂材料的分散性，有利于形成更细腻的补锂浆料，提高补锂涂层的均匀度，进而利于补锂涂层的应用；
5、(3)补锂材料中的补锂剂包括结构式为lixcyoz的有机锂盐(1＜x＜5，0＜y＜8、2＜z＜12，这类有机锂盐能够在空气和有机溶剂中稳定存在，易于应用，相比锂粉作为补锂剂时补锂涂层的制备工艺难度明显降低；
6、(4)本专利技术的补锂材料可用于水体系的制备工艺中，通过简单混合搅拌分散就能够获得补锂涂层导电浆料，与锂粉作为补锂剂时需应用于特定溶剂中相比，环保且成本相对较低。
7、进一步的，以重量份计，补锂涂层包括：20-30份补锂材料、10-20份相变材料和2-10份粘合剂。相变材料可选：有机相变材料、无机相变材料、有机-无机复合相变材料等。粘结剂为水系粘结剂，包括海藻酸钠、瓜尔胶、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶乳液和羧甲基纤维素中的一种或几种的混合物。配制补锂涂层的浆料时，还包括：300-500份的溶剂，溶剂一般选择：去离子水或无水乙醇，优选去离子水。
8、优选的，补锂剂还包括：补锂剂辅助分散剂；补锂剂辅助分散剂为：羧甲基纤维素锂和/或羧甲基纤维素钠；有机锂盐与补锂剂辅助分散剂的质量比为1:(0.005～0.025)。应用补锂剂辅助分散剂，可有助于有机锂盐在溶剂中分散，利于有机锂盐的分散，补锂剂辅助分散剂选为羧甲基纤维素锂，在促进有机锂盐分散的同时，也可实现补锂的目的。
9、本专利技术应用的有机锂盐为能够在空气和有机溶剂中稳定存在的有机锂盐，优选的有机锂盐为：li2c2o4、li2c4o4、li2c3o5、li2c4o6、li2c6o6中的一种或几种，更优选的有机锂盐为晶体方酸锂li2c2o4。
10、本专利技术的补锂材料中，应用的补锂材料用碳源优选为：含有磺酸基的碳源，实现了补锂材料的亲水性，利于其分散均匀，且提升了导电性，包覆于补锂剂的外层，提高补锂剂的电化学活性，降低分解电位。当所选的补锂材料用碳源为磺化碳源时，优选的补锂材料用碳源的热稳定性为180℃～260℃，易于应用。
11、为了进一步提高补锂材料的性质，优选的补锂材料用碳源为含有磺酸基的有机碳源和碳纳米管按1:(0.15～0.5)的比例复配而成的碳源，如：含有磺酸基的沥青与碳纳米管复配的碳源。碳纳米管的导电性优于含磺酸基的有机碳源，但碳纳米管不易分散，导致无法有效发挥其导电性，含磺酸基的有机碳源亲水性优，与碳纳米管复配，可有效提高碳纳米管的亲水性和分散性，也会增加含磺酸基的有机碳源的导电性；并且，含磺酸基的有机碳源和碳纳米管复配，也可形成更优的导电网络，所以，将含磺酸基的碳源和碳纳米管复配，能够明显得到导电性提高的补锂材料用碳源。
12、所应用的补锂材料用碳源的导电性提高，补锂材料的导电性随之提高，导电性提高减少内阻，锂离子在锂电池中的传输速度也随之提高，锂电池的充放电速度提高，循环寿命增长。
13、优选的补锂材料用碳源的粒径d50为纳米级的碳源，纳米级的碳源性质较优，利于锂电池的应用，优选的补锂材料用碳源的粒径d50为50-100nm，进一步优选的粒径为15-60nm。
14、本专利技术的补锂涂层中，应用的相变材料优选为：包覆结构的相变微胶囊，相变微胶囊包括：相变温度为25-60℃的有机相变材料和包覆在有机相变材料上的相变材料用碳源；相变材料用碳源为能够提高相变材料导电性的碳源；有机相变材料和相变材料用碳源的质量比为：1:(0.5～1)。通过引入碳源来构建导电网络，获得良好导电性能，同时也赋予相变材料亲水特性。并且，应用相变微胶囊来替代补锂涂层中单一的相变材料，提高了相变材料的相容性。此外，因补锂材料和相变微胶囊的外层均通过碳源包覆，进一步提高了两者之间的相容性，利于补锂材料和相变微胶囊之间的混合均匀，得到的补锂浆料更为细腻，进而得到更为均匀的补锂涂层。因补锂材料和相变微胶囊之间较优的相容性，在制备补锂涂层时，只需添加少量分散剂和粘结剂，通过简单混合搅拌即可分散并得到均匀细腻的补锂浆料，补本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种补锂涂层，包括：补锂材料、相变材料和粘合剂；
2.根据权利要求1所述的一种补锂涂层，其特征在于，以重量份计，所述的补锂涂层包括：20-30份补锂材料、10-20份相变材料和2-10份粘合剂。
3.根据权利要求1所述的一种补锂涂层，其特征在于，所述的补锂剂还包括：补锂剂辅助分散剂；补锂剂辅助分散剂为：羧甲基纤维素锂和/或羧甲基纤维素钠；有机锂盐与补锂剂辅助分散剂的质量比为1:(0.005～0.025)。
4.根据权利要求1所述的一种补锂涂层，其特征在于，所述的有机锂盐为：Li2C2O4、Li2C4O4、Li2C3O5、Li2C4O6、Li2C6O6中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种补锂涂层，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的一种补锂涂层，其特征在于，
7.根据权利要求1或5所述的一种补锂涂层，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的一种补锂涂层，其特征在于，所述的补锂材料用碳源和/或相变材料用碳源为：含有磺酸基的有机碳源和碳纳米管按1:(0.15～0.5)的比例复配而成的碳源。
9.一种权利要求1-8中任一项权利要求所述的补锂涂层的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种补锂涂层的制备方法，其特征在于，
11.一种锂离子电池隔膜，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种补锂涂层，包括：补锂材料、相变材料和粘合剂；
2.根据权利要求1所述的一种补锂涂层，其特征在于，以重量份计，所述的补锂涂层包括：20-30份补锂材料、10-20份相变材料和2-10份粘合剂。
3.根据权利要求1所述的一种补锂涂层，其特征在于，所述的补锂剂还包括：补锂剂辅助分散剂；补锂剂辅助分散剂为：羧甲基纤维素锂和/或羧甲基纤维素钠；有机锂盐与补锂剂辅助分散剂的质量比为1:(0.005～0.025)。
4.根据权利要求1所述的一种补锂涂层，其特征在于，所述的有机锂盐为：li2c2o4、li2c4o4、li2c3o5、li2c4o6、li2c6o6中的一种或几种。
...【专利技术属性】
技术研发人员：林菊香，杨英姿，曾兆林，李忻达，黄少真，王东锋，
申请(专利权)人：深圳市飞墨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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