基于负极预补锂的锂离子电池制备方法技术

一种基于负极预补锂的锂离子电池制备方法，通过将含硅化合物和负极石墨浆料进行混合，得到含硅化合物负极浆料，再涂覆在负极薄膜上，得到负极片；将含锂化合物和正极浆料进行混合，得到含锂化合物正极浆料，再涂覆在正极薄膜上，得到正极片；将所述正极片、所述负极片和隔膜层叠进行卷绕，得到电芯，注液封装后，得到锂电子电池；然后进行首次充电操作，使得正极片中的锂离子完全填满负极片中Si及C的有效和无效空穴。如此，能够使得负极片中的嵌锂容量完全填满，其中含锂化合物能够将负极浆料中的无效空穴填满，正极浆料能够将负极材料中的有效空穴填满，从而提高了锂离子电池的容量，进而提高了锂离子电池的首次充放电效率。

【技术实现步骤摘要】
基于负极预补锂的锂离子电池制备方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种基于负极预补锂的锂离子电池制备方法。
技术介绍
锂离子电池，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池已广泛应用于移动电话、计算机、摄像机、照相机等的电源，并且在电动汽车技术、大型发电厂的储能电池、UPS电源、医疗仪器电源等领域具有重要作用。随着电子消费品的日益繁荣，市场对锂离子电池的需求增长迅猛，同时对锂离子电池的性能要求越来越高，长循环寿命、高能量密度、稳定性好等。锂离子电池的性能主要取决于正负极材料选择、设计配比以及其和电解液等的兼容性。常规设计中，电池负极石墨都会有一定的过量，一般负极容量/正极容量≥1.08，甚至大于1.12，以保证活性锂的嵌入和脱出有足够的位置，避免金属锂的析出，从而保证电池的安全性和循环寿命。正负极与电解液的匹配，尤其是负极与电解液能否形成稳定的固体电解质中间相膜直接影响到电池的容量发挥和寿命。石墨负极表面在充电过程中会形成一层SEI膜，在成膜时需要消耗一定量的活性锂，石墨的首次效率一般在90％～95％，成膜需要消耗负极容量的5％～11％的锂。目前锂离子电池在能量密度上到了局部的极限，难以提升，需要新型的高克比容量的正负极材料的出现。硅负极是提高锂离子电池能量密度研究较多的材料，相比于常规石墨负极，硅负极克比容量能达到4200mAh/g，但首次效率不高，目前添加约10％的硅的硅碳材料的克比容量虽然能达到约500mAh/g，但全电池首次效率不到85％，在很大程度上限制了硅材料对锂离子电池能量密度的提升。因此，预补锂技术油然而生，其主要原理是通过某些方法在硅负极表面增加锂金属，以达到补充在嵌入硅负极无法迁出的锂，从而达到提升硅材料首次效率的目的。然而弊端非常明显，锂金属是活泼材料，对空气中水分的含量要求非常高，因此，采用这种预补锂的方法势必要全面整改目前的生产线，投入成本巨大。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种提高正极锂离子数量，使其大于或等于负极材料的嵌锂空穴数量，从而使得锂离子电池的容量增大，进而提高锂离子电池的首次充电效率的基于负极预补锂的锂电子电池制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于负极预补锂的锂离子电池制备方法，包括以下步骤：将含硅化合物和负极石墨浆料进行混合，得到含硅化合物负极浆料；将含硅化合物负极浆料涂覆在负极薄膜上，得到负极片；将含锂化合物和正极浆料进行混合，得到含锂化合物正极浆料；将含锂化合物正极浆料涂覆在正极薄膜上，得到正极片；将所述正极片、所述负极片和隔膜层叠进行卷绕，得到电芯，注液封装后，得到锂电子电池；对所述锂电子电池进行首次充电操作，以使所述正极片中的所述含锂化合物中的锂离子填满所述负极片中的所述含硅化合物的Si的无效空穴以及所述负极石墨浆料中的C的无效空穴，并使所述正极片中的所述正极浆料的锂离子填满所述负极片中的含硅化合物的Si的有效空穴以及所述负极石墨浆料中的C的有效空穴。在其中一个实施例中，所述负极片中的含硅化合物的Si的无效空穴与有效空穴的比例为1：(3.5～4.5)。在其中一个实施例中，所述负极片中的所述负极石墨浆料中的C的无效空穴与有效空穴的比例为1：(8.5～9.5)。在其中一个实施例中，所述含硅化合物为SiO、SiO2、NiSi、FeSi和CuSi中的至少一种。在其中一个实施例中，所述含锂化合物为Li2O，Li3N，Li5FeO4和Li6CoO4中的至少一种。在其中一个实施例中，所述负极石墨浆料包括人造石墨、天然石墨、炭黑、硬碳、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。在其中一个实施例中，所述正极浆料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂中的至少一种。在其中一个实施例中，所述含锂化合物的添加质量的计算步骤如下：M×a％×K×n％+M×b％×F×m％≤G×g其中，M定义为含硅化合物负极浆料的质量，a％定义为含硅化合物负极浆料中含硅化合物的质量添加百分比，K定义为含硅化合物的克比容量，n％定义为含硅化合物中Si的无效空穴占总空穴的百分数，b％定义为含硅化合物负极浆料中负极石墨浆料的质量添加百分比，F定义为负极石墨浆料的克比容量，m％定义为负极石墨浆料中的C的无效空穴占总空穴的百分数，G定义为含锂化合物的质量，g定义为含锂化合物的克比容量。在其中一个实施例中，所述正极浆料的添加质量的计算步骤如下：M×a％×K×(1-n％)+M×b％×F×(1-m％)≤E×e其中，M定义为含硅化合物负极浆料的质量，a％定义为含硅化合物负极浆料中含硅化合物的质量添加百分比，K定义为含硅化合物的克比容量，n％定义为含硅化合物中Si的无效空穴占总空穴的百分数，b％定义为含硅化合物负极浆料中负极石墨浆料的质量添加百分比，F定义为负极石墨浆料的克比容量，m％定义为负极石墨浆料中的C的无效空穴占总空穴的百分数，E定义为正极浆料的质量，e定义为正极浆料的克比容量。在其中一个实施例中，所述负极薄膜为铜箔，所述正极薄膜为铝箔。上述基于负极预补锂的锂离子电池制备方法，通过将含硅化合物和负极石墨浆料进行混合，得到含硅化合物负极浆料，再涂覆在负极薄膜上，得到负极片；将含锂化合物和正极浆料进行混合，得到含锂化合物正极浆料，再涂覆在正极薄膜上，得到正极片；将所述正极片、所述负极片和隔膜层叠进行卷绕，得到电芯，注液封装后，得到锂电子电池；然后进行首次充电操作，使得正极片中的锂离子完全填满负极片中Si及C的有效和无效空穴。如此，能够使得负极片中的嵌锂容量完全填满，其中含锂化合物能够将负极浆料中的无效空穴填满，正极浆料能够将负极材料中的有效空穴填满，从而提高了锂离子电池的容量，进而提高了锂离子电池的首次充放电效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术一实施例的基于负极预补锂的锂离子电池制备方法的步骤流程图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，一实施方式的基于负极预补锂的锂离子电池制备方法，包括以下步骤：S110、将含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于负极预补锂的锂离子电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含硅化合物和负极石墨浆料进行混合，得到含硅化合物负极浆料；将含硅化合物负极浆料涂覆在负极薄膜上，得到负极片；将含锂化合物和正极浆料进行混合，得到含锂化合物正极浆料；将含锂化合物正极浆料涂覆在正极薄膜上，得到正极片；将所述正极片、所述负极片和隔膜层叠进行卷绕，得到电芯，注液封装后，得到锂电子电池；对所述锂电子电池进行首次充电操作，以使所述正极片中的所述含锂化合物中的锂离子填满所述负极片中的所述含硅化合物的Si的无效空穴以及所述负极石墨浆料中的C的无效空穴，并使所述正极片中的所述正极浆料的锂离子填满所述负极片中的含硅化合物的Si的有效空穴以及所述负极石墨浆料中的C的有效空穴。

【技术特征摘要】
1.一种基于负极预补锂的锂离子电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含硅化合物和负极石墨浆料进行混合，得到含硅化合物负极浆料；将含硅化合物负极浆料涂覆在负极薄膜上，得到负极片；将含锂化合物和正极浆料进行混合，得到含锂化合物正极浆料；将含锂化合物正极浆料涂覆在正极薄膜上，得到正极片；将所述正极片、所述负极片和隔膜层叠进行卷绕，得到电芯，注液封装后，得到锂电子电池；对所述锂电子电池进行首次充电操作，以使所述正极片中的所述含锂化合物中的锂离子填满所述负极片中的所述含硅化合物的Si的无效空穴以及所述负极石墨浆料中的C的无效空穴，并使所述正极片中的所述正极浆料的锂离子填满所述负极片中的含硅化合物的Si的有效空穴以及所述负极石墨浆料中的C的有效空穴。2.根据权利要求1所述的基于负极预补锂的锂电子电池制备方法，其特征在于，所述负极片中的含硅化合物的Si的无效空穴与有效空穴的比例为1：(3.5～4.5)。3.根据权利要求1所述的基于负极预补锂的锂电子电池制备方法，其特征在于，所述负极片中的所述负极石墨浆料中的C的无效空穴与有效空穴的比例为1：(8.5～9.5)。4.根据权利要求1所述的基于负极预补锂的锂电子电池制备方法，其特征在于，所述含硅化合物为SiO、SiO2、NiSi、FeSi和CuSi中的至少一种。5.根据权利要求1所述的基于负极预补锂的锂电子电池制备方法，其特征在于，所述含锂化合物为Li2O，Li3N，Li5FeO4和Li6CoO4中的至少一种。6.根据权利要求1所述的基于负极预补锂的锂电子电池制备方法，其特征在于，所述负极石墨浆料包括人造石墨、天然石墨、炭黑、硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：高回春，张誉，袁中直，刘金成，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44