一种富锂电池的化成方法技术

本发明专利技术提供了一种富锂电池的化成方法。与现有技术相比，本发明专利技术先注入含有第一成膜添加剂的电解液E1进行第一次加压化成，其LUMO能量较低，可优先于溶剂在正负极表面形成SEI膜，在化成阶段通过反复的充放电机制形成较稳定致密的SEI膜，可有效阻碍正负极材料与电解液的进一步反应；在电池化成充电至较高电压时，电解液E2中的第二成膜添加剂，可在高电压下优先被活性氧氧化，在富锂锰基材料正极表面成致密的保护膜，抑制电解液的分解和正极材料的进一步破坏，同时第二成膜添加剂也易被HF酸质子化，可抑制富锂材料的不可逆相变，从而使采用本发明专利技术化成方法得到的富锂电池阻抗低、首次效率高、循环过程中不易产气、循环性能较好。循环性能较好。循环性能较好。

【技术实现步骤摘要】
一种富锂电池的化成方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种富锂电池的化成方法。

技术介绍

[0002]锂离子二次电池作为一种绿色环保电池，具有工作电压高、比能量高和循环寿命长等优点，近年来得到了迅速发展，在手机、UPS电源、笔记本电脑、电动自行车和电动汽车等移动设备中的应用越来越广泛。
[0003]随着移动通讯设备和电动汽车的发展，对高比能量密度锂离子电池的需求越来越大，这对锂离子电池的比容量、比功率、循环寿命等性能提出了更高的要求。其中，富锂锰基正极材料xLiMO2·
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x)Li2MnO3凭借其比容量高、工作电压高、对环境更友好，有望成为下一代高比能量电池的优选正极材料。
[0004]但富锂材料在使用过程中，为了发挥出其高容量，需要在高电压下进行活化，在这一过程中会释放出活性氧，这不仅会造成富锂材料结构的破坏，还会造成电解液的分解产气及副反应的发生，最终造成较高的不可逆容量。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种富锂电池的化成方法；通过该化成方法得到得富锂电池容量高、内阻较小，且电池在循环过程中不易产气，具有较好得循环性能。
[0006]本专利技术提供了一种富锂电池的化成方法，包括：
[0007]S1)注入电解液E1；所述电解液E1中包括第一成膜添加剂；
[0008]S2)加热静置，然后进行第一次加压化成；
[0009]S3)注入电解液E2；所述电解液E2中包括第二成膜添加剂；
[0010]S4)加热静置，然后进行第二次加压化成；
[0011]S5)满电态高温老化；
[0012]所述第一成膜添加剂的LUMO低于电解液E1中溶剂的LUMO；
[0013]所述第二成膜添加剂为含磷类成膜添加剂。
[0014]优选的，所述第一成膜添加剂选自碳酸亚乙烯酯、丙磺酸内酯与二氟磷酸锂的一种或多种；
[0015]所述第二成膜添加剂选自三(2,2,2
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三氟乙基)亚磷酸酯和/或三(三甲基硅烷基)磷酸酯。
[0016]优选的，所述电解液E1中第一成膜添加剂的体积浓度为3％～6％；所述电解液E2中第二成膜添加剂的体积浓度为2％～5％。
[0017]优选的，所述电解液E1与电解液E2的体积比为(50～80)：(20～50)。
[0018]优选的，所述步骤S1)中与步骤S2)中加热静置的温度各自独立地为40℃～50℃；静置的时间各自独立地为12～24h；所述满电态高温老化的温度为40℃～50℃；满电态高温
老化的时间为60～80h。
[0019]优选的，所述第一次加压化成的压力为50～200kgf；
[0020]所述第一次加压化成具体为：
[0021]A1)0.01～0.05C电流恒流充电至3.4～3.7V；
[0022]A2)0.1C电流恒流放电至2.0V；
[0023]重复步骤A1)与A2)2～5次。
[0024]优选的，所述第二次加压化成的压力为50～200kgf；
[0025]所述第二次加压化成具体为：0.1～0.2C电流恒流恒压充电至4.55～4.6V，以0.01～0.02C电流截止。
[0026]优选的，所述电解液E1与电解液E2中的溶剂各自独立地选自碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的一种或多种；
[0027]所述电解液E1与电解液E2中的电解质选自六氟磷酸锂。
[0028]优选的，所述富锂电池的正极活性物质为富锂锰基材料；所述富锂电池的负极活性物质选自硅氧碳材料、纳米硅碳材料与石墨的一种或多种。
[0029]优选的，所述正极活性物质为xLi2MnO3·
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x)LiMO2，其中0＜x＜1，M选自Ni、Mn、Co、Ti、Cr、Al、Fe与Mg的一种或多种；
[0030]所述负极活性物质包括硅元素；所述负极活性物质中硅元素的质量浓度为5％～30％。
[0031]本专利技术提供了一种富锂电池的化成方法，包括：S1)注入电解液E1；所述电解液E1中包括第一成膜添加剂；S2)加热静置，然后进行第一次加压化成；S3)注入电解液E2；所述电解液E2中包括第二成膜添加剂；S4)加热静置，然后进行第二次加压化成；S5)满电态高温老化；所述第一成膜添加剂的LUMO低于电解液E1中溶剂的LUMO；所述第二成膜添加剂为含磷类成膜添加剂。与现有技术相比，本专利技术先注入含有第一成膜添加剂的电解液E1进行第一次加压化成，第一成膜添加剂的LUMO能量较低，可优先于溶剂在正负极表面形成SEI膜，在化成阶段通过反复的充放电机制形成较稳定致密的SEI膜，可有效阻碍正负极材料与电解液的进一步反应，进而保持电极材料的结构完整，同时在化成过程给电池施加一定压力可有效将电池内产生的气体排出，保证电极界面接触紧密，降低阻抗；在电池化成充电至较高电压时，电解液E2中的第二成膜添加剂，可在高电压下优先被活性氧氧化，在富锂锰基材料正极表面成致密的保护膜，抑制电解液的分解和正极材料的进一步破坏，同时第二成膜添加剂也易被HF酸质子化，能有效清除电解液中的HF，改善电极
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电解液界面的电子和锂离子的传输通道，进而抑制富锂材料的不可逆相变，从而使采用本专利技术化成方法得到的富锂电池阻抗低、首次效率高、循环过程中不易产气、循环性能较好。
附图说明
[0032]图1为本专利技术提供的富锂电池化成方法的流程示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的
实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]本专利技术提供了一种富锂电池的化成方法，包括：
[0035]S1)注入电解液E1；所述电解液E1中包括第一成膜添加剂；
[0036]S2)加热静置，然后进行第一次加压化成；
[0037]S3)注入电解液E2；所述电解液E2中包括第二成膜添加剂；
[0038]S4)加热静置，然后进行第二次加压化成；
[0039]S5)满电态高温老化；
[0040]所述第一成膜添加剂的LUMO低于电解液E1中溶剂的LUMO；
[0041]所述第二成膜添加剂为含磷类成膜添加剂。
[0042]参见图1，图1为本专利技术提供的富锂电池化成方法的流程示意图。
[0043]其中，本专利技术对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
[0044]本专利技术提供的富锂电池的正极活性物质优选为富锂锰基材料，更优选为xLi2MnO3·
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x)LiMO2；其中0＜x＜1，优选x为0.2～0.8，更优选为0.3～0.7，再优选为0.4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富锂电池的化成方法，其特征在于，包括：S1)注入电解液E1；所述电解液E1中包括第一成膜添加剂；S2)加热静置，然后进行第一次加压化成；S3)注入电解液E2；所述电解液E2中包括第二成膜添加剂；S4)加热静置，然后进行第二次加压化成；S5)满电态高温老化；所述第一成膜添加剂的LUMO低于电解液E1中溶剂的LUMO；所述第二成膜添加剂为含磷类成膜添加剂。2.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述第一成膜添加剂选自碳酸亚乙烯酯、丙磺酸内酯与二氟磷酸锂的一种或多种；所述第二成膜添加剂选自三(2,2,2
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三氟乙基)亚磷酸酯和/或三(三甲基硅烷基)磷酸酯。3.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述电解液E1中第一成膜添加剂的体积浓度为3％～6％；所述电解液E2中第二成膜添加剂的体积浓度为2％～5％。4.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述电解液E1与电解液E2的体积比为(50～80)：(20～50)。5.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述步骤S1)中与步骤S2)中加热静置的温度各自独立地为40℃～50℃；静置的时间各自独立地为12～24h；所述满电态高温老化的温度为40℃～50℃；满电态高温老化的时间为60～80h。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋亚北，田爽，刘兆平，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：