本发明涉及一种锂电池、正极用补锂剂用量的确定方法和锂电池的制备方法。
背景技术：
1、为了提高锂离子电池的能量密度，对正极预锂化是重要的。正极提供li源，但在首次充电(正极脱锂，负极嵌锂)时在负极形成sei的li以及负极内存留的li，会减少电池中可逆li的量，导致电池容量远低于正极材料的本身脱/嵌能力。补锂剂一般选用高克容量的富锂材料，补充首次充电中在负极消耗的li。
2、一般而言，当正极的不可逆li一般低于负极所需消耗量，即正极材料首效>负极材料首效时，会大量消耗电池中的活性锂源，因此选择高首充容量的补锂剂，弥补负极中的消耗，可有效提升电池的能量密度。
3、然而，不同的正极材料首充时的容量不同，负极材料首次嵌锂时消耗的li量不同，导致不同正负极体系之间补锂剂的用量计算复杂。即使在同一正负极材料体系中，随着补锂剂的加入，在给定的首充np比下，电池负极面密度也会随着正极中补锂剂的加入而变化。另外，补锂剂的添加会占用正极活性材料的占比，因此合理的添加量可以提升电芯的能量密度，过量的补锂剂的加入，会造成容量浪费。因此，如何确定补锂剂的用量成为课题。
4、现有的补锂剂用量的确定方法中，测量的数据较多、计算过程复杂，由此导致效率较低。
技术实现思路
1、发明要解决的问题
2、鉴于上述情况，需要提供一种避免加入过量补锂剂、由此可以提高能量密度的锂电池以及无需测量过多数据、操作简单、计算准确快速的补锂剂用量的确定方法。
3、用于解决问题的方案
4、本发明中，利用正极材料的脱/嵌锂能力和负极材料的嵌/脱锂能力，以及富锂材料(补锂剂材料)的脱/嵌锂能力，用富锂材料的不可逆的li源来弥补负极首次嵌锂的消耗量(sei等)，从而减少正极材料可逆锂的消耗，以此提高电池的能量密度。并且，本发明的补锂剂材料用量的确定方法快速简便，计算效率较高。
5、具体地，本发明涉及一种锂电池，其包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极活性材料和补锂剂材料，所述负极极片包括负极活性材料，
6、其中所述补锂剂材料的含量满足以下关系：
7、{1-首充np比*(1-ce负％)}≤[正极活性材料可逆克容量*(1-x)+补锂剂材料可逆克容量*(x)]/[正极活性材料首次充电克容量*(1-x)+补锂剂材料首次充电克容量*(x)]，
8、其中，ce负％为负极活性材料的首次库伦效率，ce负％＝负极活性材料的首次放电克容量/负极活性材料的首次充电克容量，
9、x＝补锂剂材料的质量/(正极活性材料的质量+补锂剂材料的质量)。
10、本发明还提供一种正极用补锂剂用量的确定方法，其中正极用补锂剂的用量通过下式确定：
11、{1-首充np比*(1-ce负％)}≤[正极活性材料可逆克容量*(1-x)+补锂剂材料可逆克容量*(x)]/[正极活性材料首次充电克容量*(1-x)+补锂剂材料首次充电克容量*(x)]，
12、其中，ce负％为负极活性材料的首次库伦效率，ce负％＝负极活性材料的首次放电克容量/负极活性材料的首次充电克容量，
13、x＝补锂剂材料的质量/(正极活性材料的质量+补锂剂材料的质量)。
14、根据以上所述的锂电池或以上所述的确定方法，其中所述首充np比的值为1.0-1.2。
15、根据以上所述的锂电池或根据以上所述的确定方法，其中正极活性材料可逆克容量、补锂剂材料可逆克容量、正极活性材料首次充电克容量、补锂剂材料首次充电克容量、负极活性材料的首次充电克容量以及负极活性材料的首次放电克容量均通过半电池测量得到。
16、根据以上所述的锂电池或根据以上所述的确定方法，其中所述正极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸锰锂、镍钴锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂中的至少一种。
17、根据以上所述的锂电池或根据以上所述的确定方法，其中所述负极活性材料包括石墨、石墨烯、氧化石墨烯、硬碳、中间相碳微球、硅碳复合物、氧化硅和氧化亚硅中的至少一种。
18、根据以上所述的锂电池或根据以上所述的确定方法，其中所述补锂剂包括铁酸锂、氮化锂、镍酸锂、富锂锰酸锂中的至少一种。
19、根据以上所述的锂电池，其中所述锂电池为液态电池、固态电池或半固态电池。
20、本发明进一步提供一种锂电池的制备方法，其包括：通过使用以上所述的确定方法来确定补锂剂材料的用量的步骤。
21、发明的效果
22、本发明的上述技术方案具有以下有益效果：
23、(1)本发明的锂电池具有适量的补锂剂，电池的能量密度较高，同时避免了过量的补锂剂的加入。
24、(2)本发明的补锂剂用量的确定方法无需测量过多数据、操作简单、计算准确快速高效。
1.一种锂电池，其包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极活性材料和补锂剂材料，所述负极极片包括负极活性材料，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的锂电池，其中所述锂电池为液态电池、固态电池或半固态电池。
3.一种正极用补锂剂用量的确定方法，其特征在于，正极用补锂剂的用量通过下式确定：
4.根据权利要求1所述的锂电池或根据权利要求3所述的确定方法，其中所述首充np比的值为1.0-1.2。
5.根据权利要求1所述的锂电池或根据权利要求3所述的确定方法，其中正极活性材料可逆克容量、补锂剂材料可逆克容量、正极活性材料首次充电克容量、补锂剂材料首次充电克容量、负极活性材料的首次充电克容量以及负极活性材料的首次放电克容量均通过半电池测量得到。
6.根据权利要求1所述的锂电池或根据权利要求3所述的确定方法，其中所述正极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸锰锂、镍钴锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的锂电池或根据权利要求3所述的确定方法，其中所述负极活性材料包括石墨、石墨烯、氧化石墨烯、硬碳、中间相碳微球、硅碳复合物、氧化硅和氧化亚硅中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的锂电池或根据权利要求3所述的确定方法，其中所述补锂剂包括铁酸锂、氮化锂、镍酸锂、富锂锰酸锂中的至少一种。
9.一种锂电池的制备方法，其包括：通过使用根据权利要求3-8任一项所述的确定方法来确定补锂剂材料的用量的步骤。
