一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法技术

本发明专利技术提供一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法，将SiO

【技术实现步骤摘要】
一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法


[0001]本专利技术涉及一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法，应用于锂离子电池氧化亚硅负极预锂化领域。

技术介绍

[0002]硅具有3579mAh/g的高容量，低的脱锂电位（≈0.4V vs. Li |Li
+
），相对低的电压滞后和高的电压效率，并且其前驱体（如二氧化硅）含量高、成本低。因此，硅及硅的化合物（如氧化亚硅）被认为是最有前途，能取代石墨，成为锂离子电池负极的材料之一。然而，到目前为止，氧化亚硅负极还存在着严重的缺陷，如在循环过程中较大的体积变化以及较低的首次库仑效率等问题。
[0003]采用氧化亚硅纳米结构、碳硅复合以及表面包覆处理等方法可以有效的解决氧化亚硅负极体积膨胀的问题，然而，由于氧化亚硅负极表面固体电解质界面膜（SEI）的形成和其它副反应等消耗了数量可观的锂源，会导致锂离子电池有着很低的首次库伦效率，导致电池实际容量比大幅下降。为了更好地利用氧化亚硅负极发挥其高比容量优势，开发合适的方法来减少氧化亚硅负极在首次循环中的不可逆容量损失极为重要。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术的不足，本专利技术目的在于提供一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法，以便提高锂电池的实际比容量。
[0005]本专利技术目的通过下述方案实现：一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法，通过将金属锂片轻轻压在制好的氧化亚硅负极片上来实现锂电池负极的预锂化，提高首次库伦效率，包括以下步骤：（1）将80wt%的氧化亚硅（SiO
x
）、10wt%的导电石墨、5wt%的羧甲基纤维素钠（CMC）以及5wt%的丁苯橡胶（SBR）均匀混合于去离子水中，形成粘稠的溶液；（2）将（1）中的溶液倒在铜箔上，用刮刀将溶液均匀地涂布在铜箔上，涂布完成后放入真空干燥箱中以除去水分，得到干燥的负极片；（3）取出干燥的负极片，用冲压机冲压成设定形状的电极片，称重并记录，然后将这些SiO
x
负极片放入真空干燥箱保存；（4）将高纯锂金属薄片轻轻压在SiO
x
负极片上，并在二者之间加入锂离子电池用电解液，减压密封，确保电解液均匀分布，记录预锂化时间，并在需要的时间将二者分离，得到预锂化后的SiO
x
负极片；（5）用（4）中预锂化后的SiO
x
负极片组装成锂离子电池，测试其首次库伦效率。
[0006]本专利技术将金属锂片轻轻压在制作好的氧化亚硅负极片上，在二者之间加入锂离子电池用电解液，然后减压密封，能够确保电解液在金属锂片和氧化亚硅负极片之间均匀分布，使负极片的预锂化能反应地更均匀。
[0007]在上述方案基础上，步骤（2）中涂布的厚度为100μm，真空干燥的温度为110℃，干燥时间为12h。
[0008]在上述方案基础上，步骤（3）中冲压机冲出负极片直径为14mm的圆片。
[0009]在上述方案基础上，步骤（4）中锂金属薄片直径为14mm的圆片，纯度≥99%。
[0010]在上述方案基础上，步骤（4）中锂离子电池用电解液用量为200μL，减压压强为10
‑
1 mbar；在上述方案基础上，步骤（4）中预锂化时间最长不超过60min。
[0011]本专利技术提供了一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法，提高了锂电池的实际比容量，所述提高锂离子电池氧化亚硅负极首次库伦效率的方法，更好地利用氧化亚硅负极发挥其高比容量优势，本专利技术方法步骤简单、易于操作，有着很好地使用前景。
附图说明
[0012]图1为未预锂化、实施例1和实施例2制备得到的锂电池氧化亚硅负极首次库伦效率的对比。
具体实施方式
[0013]本专利技术通过下面具体实例进行详细的描述，但是本专利技术的保护范围不受限于这些实施例子。
[0014]实施例1一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法，通过将金属锂片轻轻压在制好的氧化亚硅负极片上来实现锂电池负极的预锂化，按以下步骤：（1）将80wt%的氧化亚硅（SiO
x
）、10wt%的导电石墨、5wt%的羧甲基纤维素钠（CMC）以及5wt%的丁苯橡胶（SBR）均匀混合于去离子水中，形成粘稠糊状的溶液；（2）将（1）中的溶液倒在铜箔上，用刮刀将溶液均匀地涂布在铜箔上，厚度约为100μm，涂布完成后放入真空干燥箱中110℃干燥时间为12h，得到干燥的负极片；真空干燥的温度为，（3）取出干燥的负极片，用冲压机冲压成直径为14mm的圆形电极片，称重并记录，然后将这些SiO
x
负极片放入真空干燥箱保存；（4）将高纯锂金属薄片轻轻压在SiO
x
负极片上，并在二者之间加入200μL锂离子电池用电解液，减压密封，减压压强为10
‑
1 mbar，确保电解液均匀分布，其中，锂金属薄片直径为14mm的圆片，纯度≥99%；记录预锂化时间，并在5min后将二者分离，得到预锂化后的SiO
x
负极片；（5）将（4）中预锂化后的SiO
x
负极片组装成锂离子电池，测试其首次库伦效率。
[0015]本实施例的首次库伦效率高于未预锂化的锂电池氧化亚硅负极。
[0016]实施例2一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法，与实施例1其他步骤相同，只是在步骤（4）中预锂化时间增加为10min，按如下步骤：（1）将80wt%的SiO
x
（氧化亚硅）、10wt%的导电石墨、5wt%的CMC（羧甲基纤维素钠）
以及5wt%的SBR（丁苯橡胶）均匀混合于适量去离子水中，形成粘稠的溶液；（2）将（1）中的溶液涂倒在铜箔上，用刮刀将溶液均匀地涂布在铜箔上，涂布完成后放入真空干燥箱中以除去水分，得到干燥的负极片；（3）取出干燥的负极片，用冲压机冲压成圆形的电极片，称重并记录，然后将这些电极片放入真空干燥箱保存；（4）将高纯锂金属薄片轻轻压在SiO
x
负极片上，并在二者之间加入锂离子电池用电解液，并减压密封，确保电解液均匀分布，记录预锂化时间，并在10min后将二者分离，得到预锂化后的负极。
[0017]（5）将（4）中预锂化后的SiO
x
负极片组装成锂离子电池，测试其首次库伦效率。
[0018]本实施例的首次库伦效率高于实施例1的预锂化的锂电池氧化亚硅负极。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法，其特征在于，通过将金属锂片轻轻压在制好的氧化亚硅负极片上来实现锂电池负极的预锂化，包括以下步骤：（1）将80wt%的氧化亚硅（SiO
x
）、10wt%的导电石墨、5wt%的羧甲基纤维素钠（CMC）以及5wt%的丁苯橡胶（SBR）均匀混合于去离子水中，形成粘稠的溶液；（2）将（1）中的溶液倒在铜箔上，用刮刀将溶液均匀地涂布在铜箔上，涂布完成后放入真空干燥箱中以除去水分，得到干燥的负极片；（3）取出干燥的负极片，用冲压机冲压成设定形状的电极片，称重并记录，然后将这些SiO
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负极片放入真空干燥箱保存；（4）将高纯锂金属薄片轻轻压在SiO
x
负极片上，并在二者之间加入锂离子电池用电解液，减压密封，确保电解液均匀分布，记录预锂化时间，并在需要的时间将二者分离，得到预锂化后的SiO
x
负极片；（5）将（4）中预锂化后的SiO

【专利技术属性】
技术研发人员：崔大祥，卞云超，张芳，周霖，李天昊，李梦飞，刘鹏飞，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：