
技术摘要:
本发明公开了一种基于干法制备电极膜的预锂化方法,属于锂离子电池领域。该预锂化的方法包括先将电极材料制备成独立成膜的膜电极材料,然后使用该种膜电极与锂金属叠层复合辊压,一次或数次,最终得到预锂化的电极材料。其中电极材料与金属锂的质量比例可以根据低温干 全部
背景技术:
近年来,随着电动汽车和储能行业的快速发展,锂离子电池的应用也越来越广泛, 但是目前锂离子电池还存在能量密度低,成本高,循环性低和安全性等问题。比如在锂离子 电池首次充电过程中,有机电解液会在石墨等负极表面还原分解,形成固体电解质相界面 (SEI)膜,永久地消耗大量来自正极的锂,造成首次循环的库仑效率(ICE)偏低,从而降低了 锂离子电池的容量和能量密度。现有的石墨材料有5-10%的首次不可逆锂损耗,而对于高 容量负极材料,首次锂损耗甚至更高(硅的不可逆容量损失达15-35%)。因此通过预锂化法 是一种直接解决锂离子电池负极材料首次库伦效率低的方法。 常见的负极预锂化补锂技术有以下几种,(1)利用自放电机理进行补锂的锂箔补 锂,(2)富美实公司提出的锂粉补锂(SLMP),表面包覆了2-5%的碳酸锂薄层,可在干燥环境 中使用。将SLMP应用于负极预锂化,主要有两种途径:在合浆过程中添加或直接添加到负极 片表面。(3)电解锂盐水溶液补锂,通过在电解池中电解Li2SO4水溶液来对硅进行补锂,牺牲 电极为浸入Li2SO4中的铜线。(4)正极补锂,如在正极合浆过程中添加少量高容量材料,在充 电过程中,Li 从高容量材料中脱出,补充首次充放电的不可逆容量损失。目前,作为正极补 锂添加剂的材料主要有:富锂化合物、基于转化反应的纳米复合材料和二元锂化合物等。然 而上述方法流程复杂,对环境要求苛刻,不同种类的材料需要分别使用不同种类的方法进 行预锂化,与大规模工业化以及实际应用较远。 CN1830110B公开了电极中的锂金属分散体,包括一种在基质材料与电解液接触以 前预锂化基质材料的方法和一种预锂化基质材料的方法,包括将在锂金属中分散基质材料 或者基质材料与锂金属粉末结合成混合物,然后强烈搅拌该混合物促进在基质材料与电解 液接触以前该基质材料或者基质材料的锂化,该过程实质是一种将锂粉与电极材料直接接 触,然后再通过原电池反应实现电极材料的预锂化的方法。但是该方法容易产生“死锂”,反 应过程非常剧烈,可能会导致电极材料的结构受到破损,并且难以形成致密且稳定的SEI 膜,最终使得电极材料的循环性能下降。而且,锂粉是一种较为危险的材料,极其容易燃烧, 因此该方法的预锂化工艺条件较为苛刻。 CN109546226A公开了一种锂离子电池负极预锂化方法及锂离子电池,该方法主要 包括向正极原料中加入Li5FeO4,涂敷到铝箔上,然后烘烤,得到正极片;然后将正极片、负极 片和隔膜卷绕入壳,注入电解液,进行预充电,利用Li5FeO4对负极进行预锂化成分容, Li5FeO4化成时释放出Li 和氧气,Li 使负极提前生成SEI膜并预留少量锂在负极中,待氧气 排出后,对电池进行封口。对制备的锂离子电池进行性能测试,测试电池的容量为0.5C,并 将电池置于60度下,1C充电至4.2V,观察是否漏液。结果发现加入富锂材料Li5FeO4,电池容 量明显提高,富锂材料在1.36%比例(富锂材料占正极干料:钴酸锂 导电剂 PVDF 富锂材 3 CN 111554883 A 说 明 书 2/5 页 料的重量比例)时,容量最高,加富锂材料后,进行预充工艺,发现电池无漏液现象。 为了研究出能量密度高、循环性能好的锂离子电池,研究人员进行了大量探索,目 前可以通过预锂化对电极材料进行补锂,抵消形成SEI膜造成的不可逆锂损耗,以提高电池 的总容量和能量密度。但是预锂化也存在制备方法复杂,对环境要求苛刻等问题,因此,亟 需提供一种既能克服预锂化方法存在的缺陷,又能使得锂离子电池各方面性能优异的方 法。
技术实现要素:
针对上述