锂离子电池负极片补锂的方法、补锂负极片及锂离子电池技术

本发明专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池负极片补锂的方法、补锂负极片及锂离子电池。本发明专利技术锂离子电池负极片补锂的方法，包括将负极片与碳酸氢锂溶液进行接触后干燥，得到补锂负极片；本发明专利技术还提供由所述补锂负极片制备得到的锂离子电池，所述锂离子电池是将所述补锂负极片、正极片、隔膜和电解液进行装配然后化成得到。本发明专利技术锂离子电池负极片补锂的方法，采用的碳酸氢锂溶液(锂源)无毒，不存在安全性问题，而且不需要在惰性气体保护下进行，利于工业生产；此外，本发明专利技术提供的锂离子电池采用了上述经过补锂的负极片(即，表面含碳酸锂的负极片)和含碳酸锂的电解液，二者共同配合，大大提高了电池的首次库伦效率和循环容量保持率。

Lithium-ion Battery Anode Patch Replenishment Method, Lithium-ion Battery Anode Patch and Lithium-ion Battery

The invention relates to the field of lithium-ion batteries, in particular to a method for lithium-ion battery negative patch, a lithium-ion battery negative patch and a lithium-ion battery. The method of lithium-ion battery negative patch supplementation includes drying the negative patch after contacting with lithium bicarbonate solution to obtain the lithium-ion supplementation negative patch; the invention also provides a lithium-ion battery prepared from the lithium-ion supplementation negative patch, which assembles the lithium-ion supplementation negative patch, positive patch, diaphragm and electrolyte and then converts them into lithium-ion batteries. The lithium ion battery cathode patch of the invention is supplemented with lithium bicarbonate solution (lithium source) which is non-toxic and has no safety problem, and does not need to be protected by inert gas, so it is beneficial to industrial production. In addition, the lithium ion battery provided by the invention adopts the above-mentioned lithium-supplemented cathode patch (i.e., the surface containing lithium carbonate cathode patch) and the electrolyte containing lithium carbonate, both of which are in common The first coulomb efficiency and cycle capacity retention of the battery were greatly improved by the combination of the two methods.

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池负极片补锂的方法、补锂负极片及锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池负极片补锂的方法、补锂负极片及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池由于具有高电压、高能量密度和长循环寿命等优势，目前已成为应用范围最广的二次电池之一。但随着便携式电子设备、电动自行车和电动汽车的发展，其对锂离子电池能量密度等性能的要求越来越高。锂离子电池的首次库伦效率是影响锂离子电池性能的重要因素，对于负极片来说，首次充电过程中负极片表面形成固体电解质膜(SEI膜)会消耗部分来自正极的锂，造成正极材料锂的损失，降低了电池的首次效率，从而影响电池的容量和能量密度。现有技术针对上述问题进行了各种研究，其中重要的方式就是预补锂，即从正极材料外再寻找一个锂源，使得形成SEI膜时消耗的锂源来自外界，这样就可以保证正极脱嵌的锂离子不会浪费在首次充电过程，最终提高全电池的容量。CN201210351225提供了一种锂离子电池负极片补锂的方法，该方法包括在惰性气氛中，将有机锂溶液喷洒或滴加于负极片表面，使有机锂溶液中的锂离子被还原成金属锂并嵌入负极片中，然后干燥负极片，有机锂溶液为正丁基锂的正己烷溶液、叔丁基锂的正己烷溶液和苯基锂的正己烷溶液中的至少一种。但是其采用的烷基锂为高毒性物质，其生产上存在很大的安全性问题并且采用该方法制备的全电池的首次库伦效率和循环性能仍需进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的锂源来源具有高毒性的问题，提供一种向锂离子电池负极片补锂的方法、补锂负极片及锂离子电池。本专利技术第一方面提供一种锂离子电池负极片补锂的方法，包括将负极片与碳酸氢锂溶液进行接触然后干燥，得到补锂负极片。本专利技术第二方面提供所述锂离子电池负极片补锂的方法制备得到的补锂负极片。本专利技术第三方面提供一种由本专利技术的补锂负极片制备得到的锂离子电池。所述锂离子电池是将所述补锂负极片、正极片、隔膜和电解液进行装配然后化成得到的。本专利技术提供的锂离子电池负极片补锂的方法，采用的碳酸氢锂溶液(锂源)无毒，不存在安全性问题，而且不需要在惰性气体保护下进行，利于工业生产；此外，本专利技术提供的锂离子电池采用了上述经过补锂的负极片(即，表面含碳酸锂的负极片)和含碳酸锂的电解液，二者共同配合，大大提高了电池的首次库伦效率和循环容量保持率。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供了一种锂离子电池负极片补锂的方法，包括将负极片与碳酸氢锂溶液进行接触然后干燥，得到补锂负极片。在本专利技术中，所述碳酸氢锂溶液的使用量满足以所述补锂负极片的总重量为基准，所述补锂负极片中碳酸锂的含量优选为1-10重量％，更优选为1-6重量％。在本专利技术中，所述碳酸氢锂溶液是通过将碳酸锂溶于碳酸水溶液中制备得到，所述碳酸氢锂溶液中碳酸氢锂的浓度优选为0.01M-0.1M，更优选为0.02M-0.06M。碳酸锂在水中的溶解度较小，将碳酸锂溶于碳酸水溶液中时，碳酸锂即转变为酸式碳酸锂而溶解，得到“酸式碳酸锂”溶液，更具体为碳酸氢锂溶液。本专利技术采用碳酸氢锂水溶液作为负极预锂化的锂源，相较于烷基锂作为锂源其毒性大大降低。烷基锂具有很高的化学活性，与空气接触会着火；与水、酸类、卤素类、醇类和胺类接触，会发生剧烈反应；人体吸入后会引起喉及支气管的痉挛、炎症、水肿，化学性肺炎或肺水肿而致死。因此采用本专利技术碳酸氢锂水溶液作为负极预锂化的锂源，能够极大的提高生产过程中的安全性。在本专利技术中，所述接触的方式优选为将所述碳酸氢锂溶液喷洒至所述负极片表面、或将所述负极片浸入所述碳酸氢锂溶液中、或将所述碳酸氢锂溶液涂布到所述负极片表面，更优选为将所述碳酸氢锂溶液喷洒至所述负极片表面。本专利技术负极片表面碳酸氢锂的含量根据不同的负极材料可以通过碳酸氢锂水溶液的浓度、碳酸氢锂水溶液的喷洒时间、速率及喷洒的次数来调节。在本专利技术中，所述干燥的温度优选为85-95℃，时间优选为2-8h，压力优选为0.01-0.1MPa。在此干燥温度下，负极片上的碳酸氢锂能够放出二氧化碳生成碳酸锂，得到表面含碳酸锂的负极片，即补锂负极片。本专利技术第二方面提供上述方法制备得到的补锂负极片，本专利技术负极片活性材料为本领域常规的活性材料，例如，天然石墨、人造石墨、硅碳负极材料。本专利技术第三方面提供一种由上述补锂负极片制备得到的锂离子电池，所述锂离子电池是将所述补锂负极片、正极片、隔膜和电解液进行装配然后化成得到；本专利技术一种优选的实施方式是将所述负极片、正极片和隔膜进行卷绕装配成卷芯，入壳，然后将一定量的电解液注入所述入壳后的卷芯中，封口，并对对电池进行首次充电化成，优选地，化成之前还包括将电池在室温下陈化3-5天；根据本专利技术的一种优选的实施方式，化成的条件为：在室温下，将电池上柜充电，0.1C恒流充电30min后采用0.3C恒流充电至电池电压为3.65V，再恒压充电至截止电流为0.05C，静置。在本专利技术中，所述正极材料为本领域的常规选择，本专利技术对此没有特殊限定，具体可以为钴酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料和磷酸铁锂中的一种或多种。根据本专利技术，所述电解液包含六氟磷酸锂(LiPF6)、有机溶剂和添加剂；优选地，以电解液的总重量为基准，六氟磷酸锂的浓度为1.0M-1.5M。在本专利技术中，所述有机溶剂可以为本领域的常规选择，优选地，有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶剂，更优选地，所述碳酸乙烯酯与所述碳酸二甲酯的体积比为1：1。在本专利技术中，优选地，所述添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)和亚硫酸丙烯酯(PS)，以电解液总重量为基准，碳酸亚乙烯酯优选为0.5-2重量％，亚硫酸丙烯酯优选为1-3重量％。其中碳酸亚乙烯酯和亚硫酸丙烯酯均为SEI成膜添加剂，有助于负极片表面形成稳定的SEI膜。SEI膜的形成是碳酸锂在电极表面沉积和溶剂还原分解共同作用的结果，电解液中加入碳酸锂一方面有助于电极表面形成利于导锂离子的、优良的SEI膜，另一方面在一定程度上抑制了有机溶剂的分解，减少电极表面气体的产生量。在本专利技术中，优选地，所述电解液中还含有碳酸锂(Li2CO3)，更优选地，以所述电解液的总重量为基准，碳酸锂的含量为0.05-0.4重量％，进一步优选地，以所述电解液的总重量为基准，碳酸锂的含量为0.1-0.3重量％。本专利技术的专利技术人在研究中发现，将补锂负极片与含碳酸锂的电解液进行配合使用时，由此制备得到的锂离子电池的首次库伦效率和循环容量保持率能够有更明显的提升。接下来通过具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。实施例1室温下，将碳酸锂溶于碳酸水溶液中配成浓度为0.02M的碳酸氢锂水溶液，然后将碳酸氢锂水溶液均匀喷洒于负极片(负极活性物质为人造石墨，江西紫宸科技有限公司，牌号为：FT-1，下同)表面，在90℃、0.05MPa下烘干6h，得到表面含1重量％碳酸锂的补锂负极片。实施例2室温下，将碳酸锂溶于碳酸水溶液中配成浓度为0.03M的碳酸氢锂水溶液，然后将碳酸氢锂水溶液均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池负极片补锂的方法，其特征在于，包括将负极片与碳酸氢锂溶液进行接触后干燥，得到补锂负极片。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极片补锂的方法，其特征在于，包括将负极片与碳酸氢锂溶液进行接触后干燥，得到补锂负极片。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碳酸氢锂溶液的使用量满足以所述补锂负极片的总重量为基准，所述补锂负极片中碳酸锂的含量为1-10重量％，优选为1-6重量％。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碳酸氢锂溶液是通过将碳酸锂溶于碳酸水溶液中制备得到；优选地，所述碳酸氢锂溶液中碳酸氢锂的浓度为0.01M-0.1M，优选为0.02M-0.06M。4.根据权利要求1-3所述的方法，其中，所述接触的方式为将所述碳酸氢锂溶液喷洒至所述负极片表面、或将所述负极片浸入所述碳酸氢锂溶液中、或将所述碳酸氢锂溶液涂布到所述负极片表面。5.根据权利要求1所述的方法，所述干燥的温度为85-95℃，时间为2-8h，压力为0.01-0.1MPa。6.权利要求1-5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏栋，
申请(专利权)人：沁新集团天津新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12