一种二次注液方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种二次注液方法及其应用，所述方法包括以下步骤：(1)将第一有机溶剂、电解质锂盐、碳酸亚乙烯酯和硫酸乙烯酯混合得到一次注液电解液；(2)将第二有机溶剂、碳酸亚乙烯酯和氟苯混合得到二次注液电解液；(3)取一次注液电解液对电芯进行一次注液，预充电后，取二次注液电解液进行二次注液，老化、化成及分容后完成注液；其中，一次注液电解液中碳酸亚乙烯酯的质量分数为0.5～2％，二次注液电解液中碳酸亚乙烯酯的质量分数为10～20％，本发明专利技术所述二次注液方法制得电池具有良好的高低温性能，尤其具有良好高温性能和循环寿命；同时，该注液方法具备较高的生产效率。该注液方法具备较高的生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种二次注液方法及其应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种二次注液方法及其应用。

技术介绍

[0002]随市场对成本和安全的要求越来越高，铁锂电池也越来越得到市场的追捧；随大家对电池能量密度的需求不断提高，电池设计过程中，极片的面密度和压实密度也不断地提高；高面密度和高压实条件下，铁锂的低温性能被进一步劣化。
[0003]目前，人们对电芯的低温性能要求越来越高，尤其是低温下电芯的充电能力；面密度和压实密度的进一步提升，锂离子在材料内部的扩散能力进一步降低，低温充电析锂风险进一步增强。碳酸亚乙烯酯作为一种高效的负极成膜添加剂，在铁锂电解液中被广泛应用，可在负极表面形成高效的SEI膜，保证电芯的循环性能尤其是高温循环性能，其添加量与电芯的循环寿命存在直接的关系。但随VC含量的增加，SEI膜有机组分增加，SEI膜阻抗不断增加，尤其是低温下的充电阻抗，电芯低温充电性能下降明显；通过一次注液加入少量碳酸亚乙烯酯及低阻抗添加剂硫酸乙烯酯，在负极表面形成一层低阻抗的SEI膜，二次注液加入较多的碳酸亚乙烯酯，用于循环后期SEI膜修补，可有效兼顾电芯的高低温性能；但二次注液下碳酸亚乙烯酯浓度较高，在电池内部浸润和分散效果较差，造成后期SEI膜厚度不均匀，出现局部析锂的情况，影响电芯循环寿命。
[0004]CN102255105A公开了一种二次注液的锂离子电池，包含正极、负极、隔膜、电解液及外包装。电池制备过程中采用二次注液，第一次注液使用的电解液的溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ
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丁内酯(BL)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、丙酸乙酯(EP)、四氢呋喃(THF)中一种或几种的组合，不含乙腈和丙腈，第二次注液在化成后进行，所使用的电解液含有乙腈、丙腈中的至少一种。其所述二次注液方法不能在负极表面形成稳定的SEI膜，进而导致制得电池的高温循环性能较差。
[0005]CN109524614A公开了一种锂电池制备中的二次注液方法，包括第一次注液、高温活化、化成、测电压、抽真空、二次注液、封口等工序。其所述二次注液方法步骤繁琐且电解液浸润效果较差，造成后期SEI膜厚度不均匀，出现局部析锂的情况，影响电芯循环寿命。
[0006]上述方案存在有制得电池高温循环性能差或电池循环寿命差的问题，因此，开发一种制得电池高温循环性好且循环寿命长的二次注液方法是十分必要的。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种二次注液方法及其应用，本专利技术开发了一种磷酸铁锂锂离子电池用二次注液技术，能够满足电池低温性能和循环性能等各项需求，有效改善二次注液高浓度添加剂情况下带来的分散和浸润问题，本专利技术所述二次注液方法制得电池具有良好的高低温性能，尤其具有良好高温性能和循环寿命；同时，该注液方法具备较高的生产效率。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种二次注液方法，所述方法包括以下步骤：
[0010](1)将第一有机溶剂、电解质锂盐、碳酸亚乙烯酯和硫酸乙烯酯混合得到一次注液电解液；
[0011](2)将第二有机溶剂、碳酸亚乙烯酯和氟苯混合得到二次注液电解液；
[0012](3)取一次注液电解液对电芯进行一次注液，预充电后，取二次注液电解液进行二次注液，老化、化成及分容后完成注液；
[0013]其中，一次注液电解液中碳酸亚乙烯酯的质量分数为0.5～2％，例如：0.5％、0.8％、1％、1.5％或2％等，二次注液电解液中碳酸亚乙烯酯的质量分数为10～20％，例如：10％、12％、15％、18％或20％等。
[0014]本专利技术所述步骤(1)和步骤(2)不分先后，可以先进行步骤(1)再进行步骤(2)，也可以先进行步骤(2)后进行步骤(1)。
[0015]本专利技术在一次注液中加入适量的碳酸亚乙烯酯，使其在负极表面稳定成膜，通过对添加量的调控，提升SEI膜无机组分含量，保证电芯的低阻抗和良好的低温性能；二次注液过程中，加入高含量的碳酸亚乙烯酯，以修补循环及高温存储过程中破裂的SEI膜，提升电芯的高温性能和循环性能。
[0016]二次注液电解液极大的减少电解液的粘度，提升流动性，氟苯的加入可有效降低表面张力，提升二次电解液的浸润性，二者结合可有效改善二次注液的注液效率，大大缩短二次注液后的浸润时间，提升生产效率。
[0017]优选地，步骤(1)所述第一有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或丙酸丙酯中的任意三种或三种以上组成的混合物。
[0018]优选地，所述电解质锂盐包括六氟磷酸锂。
[0019]优选地，步骤(1)所述电解质锂盐的质量浓度为15～18％，例如：15％、15.5％、16％、17％或18％等。
[0020]优选地，所述硫酸乙烯酯的质量浓度为0.5～2％，例如：0.5％、0.8％、1％、1.5％或2％等。
[0021]优选地，步骤(2)所述第二有机溶剂包括碳酸二甲酯、乙酸乙酯或丙酸甲酯中的任意一种或至少两种的组合。
[0022]优选地，步骤(2)所述氟苯的质量浓度为3～5％，例如：3％、3.5％、4％、4.5％或5％等。
[0023]本专利技术所述二次注液电解液的粘度低、浸润性高，能够更好的在电芯内部进行浸润分散，保证电芯长循环后期的添加剂需求，明显提升电芯的高温循环寿命，同时，该二次电解液可有效改善二次注液效率，大大缩短二次注液后电芯浸润时间，提升生产效率。
[0024]优选地，步骤(3)所述一次注液后进行高温浸润和常温浸润。
[0025]优选地，所述高温浸润的温度为40～50℃，例如：40℃、42℃、45℃、48℃或50℃等。
[0026]优选地，所述高温浸润的时间为10～15h，例如：10h、11h、12h、13h、14h或1h等。
[0027]优选地，所述常温浸润的时间为20～30h，例如：20h、22h、25h、28h或30h等。
[0028]优选地，步骤(3)所述老化包括高温老化和常温老化。
[0029]优选地，所述高温老化的温度为40～50℃，例如：40℃、42℃、45℃、48℃或50℃等。
[0030]优选地，所述高温老化的时间为20～30h，例如：20h、22h、25h、28h或30h等。
[0031]优选地，所述常温老化的时间为20～30h，例如：20h、22h、25h、28h或30h等。
[0032]作为本专利技术的优选方案，所述方法包括以下步骤：
[0033](1)将第一有机溶剂、电解质锂盐、碳酸亚乙烯酯和硫酸乙烯酯混合得到碳酸亚乙烯酯的质量分数为0.5～2％的一次注液电解液；
[0034](2)将第二有机溶剂、碳酸亚乙烯酯和氟苯混合得到碳酸亚乙烯酯的质量分数为10～20％的二次注液电解液；
[0035](3)取一次注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次注液方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将第一有机溶剂、电解质锂盐、碳酸亚乙烯酯和硫酸乙烯酯混合得到一次注液电解液；(2)将第二有机溶剂、碳酸亚乙烯酯和氟苯混合得到二次注液电解液；(3)取一次注液电解液对电芯进行一次注液，预充电后，取二次注液电解液进行二次注液，老化、化成及分容后完成注液；其中，一次注液电解液中碳酸亚乙烯酯的质量分数为0.5～2％，二次注液电解液中碳酸亚乙烯酯的质量分数为10～20％。2.如权利要求1所述的二次注液方法，其特征在于，步骤(1)所述第一有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或丙酸丙酯中的任意三种或三种以上组成的混合物。3.如权利要求1或2所述的二次注液方法，其特征在于，所述电解质锂盐包括六氟磷酸锂；优选地，步骤(1)所述电解质锂盐的质量浓度为15～18％。4.如权利要求1
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3任一项所述的二次注液方法，其特征在于，所述硫酸乙烯酯的质量浓度为0.5～2％。5.如权利要求1
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4任一项所述的二次注液方法，其特征在于，步骤(2)所述第二有机溶剂包括碳酸二甲酯、乙酸乙酯或丙酸甲酯中的任意一种或至少两种的组合。6.如权利要求1
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5任一项所述的二次注液方法，其特征在于，步骤(2)所述氟苯的质量浓度为3～5％。7.如权利要求1
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6任一项所述的二...

【专利技术属性】
技术研发人员：支岩辉，陈尚轩，杨红新，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：