一种锂离子电池补锂工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池补锂工艺，所述补锂工艺为：先制备硅碳负极极片，然后制备Li‑萘溶液，将将制备好的硅碳负极极片放入Li‑萘溶液浸泡2小时，淋洗后得到。本发明专利技术在制作电池前，先使硅碳负极极片嵌入一定量锂，以消除因锂离子首次嵌入负极形成SEI膜而带来的不可逆容量损失。在相同充放电深度下，补锂之后硅基负极材料在锂离子嵌入脱出过程中伴随的体积形变幅度降低，将有利于改善基于硅碳负极锂离子电池的循环稳定性。通过实验证实该补锂方法可显著提高硅基负极首次充放电效率，并改善循环稳定性能。

Lithium supplement technology for lithium-ion battery

The present invention relates to a lithium-ion battery lithium-supplement process. The lithium-supplement process is as follows: the silicon-carbon negative electrode sheet is prepared first, and then the Li_naphthalene solution is prepared. The prepared silicon-carbon negative electrode sheet is immersed in the Li_naphthalene solution for 2 hours, and is obtained after elution. In order to eliminate the irreversible capacity loss caused by the SEI film formed by the first lithium ion insertion into the negative electrode, the silicon carbon anode sheet is first embedded with a certain amount of lithium before the battery is made. At the same charge-discharge depth, the volume deformation amplitude of silicon-based anode materials during the intercalation and removal of lithium ions decreases after lithium supplementation, which is beneficial to improve the cycle stability of lithium-ion batteries based on silicon-carbon anode. The experimental results show that the lithium supplement method can significantly improve the first charge-discharge efficiency and cycle stability of silicon-based anode.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池补锂工艺
本专利技术涉及锂离子电池，尤其涉及一种改善基于硅碳负极锂离子电池的循环稳定性的锂离子电池补锂工艺。
技术介绍
硅的嵌锂理论容量高达4200mAh/g，是目前商业化负极石墨材料(理论容量372mAh/g)的10倍以上,有重要应用前景。但基于硅碳负极的锂离子电池首次充放电效率远低于目前商业化石墨负极，主要原因是首次充电时正极材料的锂离子嵌入负极后，形成SEI膜的这部分锂离子无法可逆地脱出。首次充放电效率低的问题对于高比能动力电池开发带来了较大的能量密度损失和材料浪费。针对硅材料在脱嵌锂前后伴随有巨大体积变化从而导致电池性能迅速衰减问题的一个解决办法是将硅(合金)与石墨等进行混合制得硅碳复合材料。在保证硅的较大容量的前提下，利用石墨具有较大比表面积的优点，石墨材料可弹性缓冲硅(合金)材料在充放电过程中体积的膨胀和缩小。硅碳复合材料与碳材料相比，一方面，通过硅(合金)的添加提高了嵌锂容量；另一方面，碳材料的引入缓冲了硅的膨胀，提高了电子导电性。上述方案仅能解决硅材料存在的体积膨胀问题，但硅碳负极首次充电时，负极形成SEI膜而带来的不可逆容量损失问题却一直无法得到有效解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了解决硅碳负极首次充电时，负极形成SEI膜而带来的不可逆容量损失问题却一直无法得到有效解决的缺陷而提供一种改善基于硅碳负极锂离子电池的循环稳定性的锂离子电池补锂工艺。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种锂离子电池补锂工艺，所述补锂工艺为：先制备硅碳负极极片，然后制备Li-萘溶液，将将制备好的硅碳负极极片放入Li-萘溶液浸泡2小时，淋洗后得到。在本技术方案中，本专利技术在制作电池前，先使硅碳负极极片嵌入一定量锂，以消除因锂离子首次嵌入负极形成SEI膜而带来的不可逆容量损失。在相同充放电深度下，补锂之后硅基负极材料在锂离子嵌入脱出过程中伴随的体积形变幅度降低，将有利于改善基于硅碳负极锂离子电池的循环稳定性。作为优选，硅碳负极极片的制备方法为：1)配胶：取0.5-5重量份羟甲基纤维素钠粉末倒入水溶液中，2000-4000rpm快速搅拌均匀，加入0.5-3重量份聚丙烯酸酯，调配到胶液的固含量为5-25％，400-1200rpm慢速搅拌30min，去泡得到胶液；2)加导电剂：往步骤1)得到的胶液中加胶液重量1-70％的导电剂SuperP，2000-4000rpm快速搅拌2小时，得到导电液；3)加主材料：向步骤2)得到的导电液中加10–92重量份的SiO负极粉末，400-1200rpm慢搅10min后2000-4000rpm快速搅拌1小时；然后加入1-20重量份的石墨，400-1200rpm慢搅10min后，再加去离子水调节搅拌稀稠度至800-2000mPa·s，2000-4000rpm快速搅拌1小时；然后加入1-10重量份丁苯橡胶，2000-4000rpm快速搅拌2小时，400-1200rpm慢速搅拌30min，去泡，得到浆料；4)过筛：步骤3)得到的浆料120目过筛，浆料固含量控制在45±5％；粘度1500±500mPa.s，得到硅碳活性物质；5)涂布：在铜箔上涂布步骤4)得到的硅碳活性物质，负极涂布控制5个温度检测点温度：80℃、90℃、90℃、90℃、80℃，涂布速度：2.5米/分钟，涂布过程伴随鼓风；涂布车间控制水分含量为100ppm以下；6)高温聚合处理：控制真空烘箱相对真空度≤-0.1MPa，100-130℃处理，得到极片；7)碾压：通过碾压机对步骤6)得到的极片进行辊压；8)冲片：将碾压后的含硅负极极片冲裁成所设计尺寸。作为优选，补锂工艺为：a)制备萘溶液，在水含量<1ppm，氧含量<1ppm手套箱内，采用四氢呋喃溶剂，添加萘，配置500mL的0.5M/L萘溶液；b)制备Li-萘化合物，在步骤a)得到的萘溶液中放入面积5cm*5cm，厚度400μm的锂片，形成Li-萘溶液；反应1小时后取出未完全溶解的锂带；c)预锂化：将制备好的硅碳负极极片放入步骤b)得到Li-萘溶液浸泡2小时；d)清洗：采用DMC溶剂淋洗步骤c)得到的极片。作为优选，步骤3)中的石墨为硬碳、软碳、天然石墨、人造石墨中的一种或几种。作为优选，步骤6)中高温聚合处理时间为10-120min。作为优选，步骤7)中压实密度为1.4g/cm3-2.0g/cm3。本专利技术的有益效果：本专利技术在制作电池前，先使硅碳负极极片嵌入一定量锂，以消除因锂离子首次嵌入负极形成SEI膜而带来的不可逆容量损失。在相同充放电深度下，补锂之后硅基负极材料在锂离子嵌入脱出过程中伴随的体积形变幅度降低，将有利于改善基于硅碳负极锂离子电池的循环稳定性。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，但这些阐述并不对本专利技术做任何形式上的限定。除另有说明，否则本专利技术所用的所有科学和技术术语具有本专利技术所属和相关领域的一般技术人员通常所理解的含义。下面结合具体实施例对本专利技术做出进一步详细的阐述，但应当明白，实施例不应理解为对本专利技术保护范围的限制。实施例1一种锂离子电池补锂工艺，硅碳负极极片的制备方法为：1)配胶：取0.5重量份羟甲基纤维素钠粉末倒入水溶液中，2000rpm快速搅拌均匀，加入0.5重量份聚丙烯酸酯，调配到胶液的固含量为5％，400rpm慢速搅拌30min，去泡得到胶液；2)加导电剂：往步骤1)得到的胶液中加胶液重量1％的导电剂SuperP，2000rpm快速搅拌2小时，得到导电液；3)加主材料：向步骤2)得到的导电液中加10重量份的SiO负极粉末，400rpm慢搅10min后2000rpm快速搅拌1小时；然后加入1重量份的硬碳，400rpm慢搅10min后，再加去离子水调节搅拌稀稠度至800mPa·s，2000rpm快速搅拌1小时；然后加入1重量份丁苯橡胶，2000rpm快速搅拌2小时，400rpm慢速搅拌30min，去泡，得到浆料；4)过筛：步骤3)得到的浆料120目过筛，浆料固含量控制在45±5％；粘度1500±500mPa.s，得到硅碳活性物质；5)涂布：在铜箔上涂布步骤4)得到的硅碳活性物质，负极涂布控制5个温度检测点温度：80℃、90℃、90℃、90℃、80℃，涂布速度：2.5米/分钟，涂布过程伴随鼓风；涂布车间控制水分含量为100ppm以下；6)高温聚合处理：控制真空烘箱相对真空度≤-0.1MPa，100℃处理，时间为10min，得到极片；7)碾压：通过碾压机对步骤6)得到的极片进行辊压，压实密度为1.4g/cm3；8)冲片：将碾压后的含硅负极极片冲裁成所设计尺寸。补锂工艺为：a)制备萘溶液，在水含量<1ppm，氧含量<1ppm手套箱内，采用四氢呋喃溶剂，添加萘，配置500mL的0.5M/L萘溶液；b)制备Li-萘化合物，在步骤a)得到的萘溶液中放入面积5cm*5cm，厚度400μm的锂片，形成Li-萘溶液；反应1小时后取出未完全溶解的锂带；c)预锂化：将制备好的硅碳负极极片放入步骤b)得到Li-萘溶液浸泡2小时；d)清洗：采用DMC溶剂淋洗步骤c)得到的极片。实施例2一种锂离子电池补锂工艺，硅碳负极极片的制备方法为：1)配胶：取3重量份羟甲基纤维素钠粉末倒入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池补锂工艺，其特征在于，所述补锂工艺为：先制备硅碳负极极片，然后制备Li‑萘溶液，将将制备好的硅碳负极极片放入Li‑萘溶液浸泡2小时，淋洗后得到。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池补锂工艺，其特征在于，所述补锂工艺为：先制备硅碳负极极片，然后制备Li-萘溶液，将将制备好的硅碳负极极片放入Li-萘溶液浸泡2小时，淋洗后得到。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池补锂工艺，其特征在于，硅碳负极极片的制备方法为：1)配胶：取0.5-5重量份羟甲基纤维素钠粉末倒入水溶液中，2000-4000rpm快速搅拌均匀，加入0.5-3重量份聚丙烯酸酯，调配到胶液的固含量为5-25％，400-1200rpm慢速搅拌30min，去泡得到胶液；2)加导电剂：往步骤1)得到的胶液中加胶液重量1-70％的导电剂SuperP，2000-4000rpm快速搅拌2小时，得到导电液；3)加主材料：向步骤2)得到的导电液中加10–92重量份的SiO负极粉末，400-1200rpm慢搅10min后2000-4000rpm快速搅拌1小时；然后加入1-20重量份的石墨，400-1200rpm慢搅10min后，再加去离子水调节搅拌稀稠度至800-2000mPa·s，2000-4000rpm快速搅拌1小时；然后加入1-10重量份丁苯橡胶，2000-4000rpm快速搅拌2小时，400-1200rpm慢速搅拌30min，去泡，得到浆料；4)过筛：步骤3)得到的浆料120目过筛，浆料固含量控制在45±5％；粘度1500±500mPa.s，得到硅碳活性物质；5)涂布：在铜箔上涂布步骤4)得到的...

【专利技术属性】
技术研发人员：石先兴，严红，王慧敏，
申请(专利权)人：万向一二三股份公司，万向集团公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33