一种负极极片处理液、表面改性的负极极片及锂离子电池制造技术

本申请提供了一种负极极片处理液，包括有机溶剂和添加剂，添加剂包括结构式如式(I)所示的第一添加剂或式(Ⅱ)所示的第二添加剂：)所示的第二添加剂：其中，R1、R2分别选自亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基或亚甲基硅基中的任意一种；X1选自O或S；R3选自次烷基、次烯基、次炔基、次芳基或次甲基硅基中的任意一种；R4、R5分别选自亚烷基、亚烯基、亚炔基或亚芳基中的任意一种；X2、X3分别选自O或S。该负极极片处理液能够减少电池首次充电时锂离子的损失；并且还能够除去负极极片中的水分，从而提高锂电池的安全性能。本申请还提供了一种表面改性的负极极片及锂离子电池。提供了一种表面改性的负极极片及锂离子电池。提供了一种表面改性的负极极片及锂离子电池。

【技术实现步骤摘要】
一种负极极片处理液、表面改性的负极极片及锂离子电池


[0001]本申请涉及锂离子电池
，具体涉及一种负极极片处理液、表面改性的负极极片及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池在首次充放电过程中，部分电解液会在电池负极发生反应并与正极脱出的锂离子结合，形成一层固体电解质膜(SEI膜)。SEI膜的形成会消耗电池中的锂，将锂转化为非活性的含锂化合物，从而造成可逆锂的损失，降低电池的首次效率和放电容量。
[0003]为弥补首次充电形成SEI膜造成的锂损失，现有的方法是在电池负极极片中添加惰性锂粉以弥补首次充电的锂损失。然而该方法无法保证锂粉均匀分布在极片中，会导致极片存在局部的锂残留，容易造成电池短路，使制成的锂电池存在严重安全隐患；并且采用惰性锂粉进行补锂会导致惰性物质残留在电极表面，使电池阻抗增加，电池性能下降。因此，有必要提供一种新的负极处理方法，以减小电池形成SEI膜造成的锂损失。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种负极极片处理液，该负极极片处理液能够在负极极片表面形成保护层，该保护层可以预先与电解液形成SEI膜，从而减少电池在首次充电时正极极片中锂离子的损失；并且该负极极片处理液还能够除去负极极片中的水分，从而提高锂电池的安全性能。本申请还提供了一种表面改性的负极极片及锂离子电池。
[0005]本申请第一方面提供了一种负极极片处理液，包括有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括结构式如式(I)所示的第一添加剂或式(Ⅱ)所示的第二添加剂：
[0006][0007]式(I)中，所述R1、R2分别选自亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基或亚甲基硅基中的任意一种；所述X1选自O或S；
[0008]式(Ⅱ)中，所述R3选自次烷基、次烯基、次炔基、次芳基或次甲基硅基中的任意一种；所述R4、R5分别选自亚烷基、亚烯基、亚炔基或亚芳基中的任意一种；所述X2、X3分别选自O或S。
[0009]本申请的负极极片处理液中，添加剂为有机锂化合物，该有机锂化合物不仅能够与负极极片中的水反应，还能够与石墨负极表面的羟基反应生成类似SEI膜的界面膜覆盖在负极极片表面；将经负极极片处理液处理后的负极极片干燥后，未反应的添加剂能够均匀分布在负极极片表面，添加剂也能够与电解液反应生成类似SEI的界面膜覆盖在负极极片表面，该类似SEI的界面膜可作为保护层抑制电解液在负极极片与锂离子的反应，减少化成时电池中活性锂的损失，提升电池的能量密度和循环性能。
[0010]可选地，所述R1、所述R2、所述R3、所述R4、所述R5的碳原子数为1
‑
20。
[0011]可选地，所述有机溶剂包括醚类溶剂和胺类溶剂。
[0012]可选地，所述醚类溶剂与所述胺类溶剂的体积比为1∶(0.3
‑
3)。
[0013]可选地，所述醚类溶剂包括非氟代醚和氟代醚中的一种或多种。
[0014]可选地，所述胺类溶剂包括非氟代叔胺和氟代叔胺中的一种或多种。
[0015]可选地，所述非氟代醚、所述氟代醚、所述非氟代叔胺、所述氟代叔胺的碳原子数为1
‑
8。
[0016]可选地，所述非氟代醚包括乙醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4
‑
二氧六环、2
‑
甲基四氢呋喃、2,5
‑
二甲基四氢呋喃、二乙二醇二甲醚和三乙二醇二甲醚中的一种或多种。
[0017]可选地，所述氟代醚包括2,2,2三氟乙基甲基醚、1,1,2,2三氟乙基
‑
2,2,3,3三氟丙基醚、双
‑
2,2,2三氟乙基醚和九氟正丁基甲醚中的一种或多种。
[0018]可选地，所述非氟代叔胺包括三乙胺、三丙胺和三异丙胺中的一种或多种。
[0019]可选地，所述氟代叔胺包括三(三氟乙基)胺和三(六氟异丙基)胺中的一种或多种。
[0020]可选地，所述添加剂在所述负极极片处理液中的摩尔浓度小于或等于3mol/L。进一步地，所述添加剂在所述负极极片处理液中的摩尔浓度为0.02mol/L
‑
0.5mol/L。
[0021]可选地，所述负极极片处理液的使用方法包括：将所述负极极片处理液涂覆在负极极片表面，或将所述负极极片浸泡在所述负极极片处理液中。
[0022]可选地，所述浸泡的时间为5h
‑
20h。
[0023]本申请第一方面提供的负极极片处理液能够在负极极片表面形成均匀的保护层，从而抑制电解液在负极表面还原，减小电池活性锂的损失，保证电池具有较高的能量密度和循环寿命。
[0024]第二方面，本申请提供了一种表面改性的负极极片，所述表面改性的负极极片是经上述负极极片处理液处理后得到，所述表面改性的负极极片包括负极极片本体和设置在所述负极极片本体上的保护层，所述保护层包括结构式如式(Ⅲ)所示的第三保护剂和式(Ⅳ)所示的第四保护剂中的一种或多种；
[0025][0026]式(Ⅲ)中，所述R6选自烷基、烯基、炔基、芳基或甲基硅基中的任意一种；所述R7选自亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基或亚甲基硅基中的任意一种；所述X4选自O或S；
[0027]式(Ⅳ)中，所述R8、R9、R
10
分别选自亚烷基、亚烯基、亚炔基或亚芳基中的任意一种；所述X5、X6分别选自O或S。
[0028]可选地，所述负极极片本体包括碳基负极、硅基负极、锡基负极、锂负极、钠负极、钾负极、镁负极、锌负极和铝负极中的一种或多种。进一步地，所述负极极片本体包括石墨负极。
[0029]可选地，所述保护层的厚度小于或等于50nm。
[0030]本申请第二方面提供的表面改性的负极极片，通过对负极极片进行处理可以在负极极片本体表面形成保护层，该保护层可以抑制电解液在负极表面还原，减小活性锂的损
失，保证电池具有较高的能量密度和循环寿命。
[0031]第三方面，本申请提供了一种锂二次电池，包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液，其中，所述负极极片包括如本申请第二方面所述的负极极片。
[0032]本申请第三方面提供的锂二次电池，由于其负极极片采用本申请的负极极片处理液进行处理，因此能够具有较高的能量密度和循环寿命。
附图说明
[0033]图1为本申请实施例1制得的表面改性的负极极片的扫描电镜图；
[0034]图2为本申请对比例1制得的负极极片的扫描电镜图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0036]锂二次电池的核心部件包括正极极片、负极极片、电解液、隔膜以及相应的连通辅件和回路。在充电时，锂离子从正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极极片处理液，其特征在于，包括有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括结构式如式(I)所示的第一添加剂或式(Ⅱ)所示的第二添加剂：式(I)中，所述R1、R2分别选自亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基或亚甲基硅基中的任意一种；所述X1选自O或S；式(Ⅱ)中，所述R3选自次烷基、次烯基、次炔基、次芳基或次甲基硅基中的任意一种；所述R4、R5分别选自亚烷基、亚烯基、亚炔基或亚芳基中的任意一种；所述X2、X3分别选自O或S。2.如权利要求1所述的负极极片处理液，其特征在于，所述R1、所述R2、所述R3、所述R4、所述R5的碳原子数为1
‑
20。3.如权利要求1或2所述的负极极片处理液，其特征在于，所述有机溶剂包括醚类溶剂和胺类溶剂。4.如权利要求3所述的负极极片处理液，其特征在于，所述醚类溶剂与所述胺类溶剂的体积比为1∶(0.3
‑
3)。5.如权利要求3或4所述的负极极片处理液，其特征在于，所述醚类溶剂包括非氟代醚和氟代醚中的一种或多种；所述胺类溶剂包括非氟代叔胺和氟代叔胺中的一种或多种。6.如权利要求5所述的负极极片处理液，其特征在于，所述非氟代醚、所述氟代醚、所述非氟代叔胺、所述氟代叔胺的碳原子数为1
‑
8。7.如权利要求5或6所述的负极极片处理液，其特征在于，所述非氟代醚包括乙醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4
‑
二氧六环、2
‑
甲基四氢呋喃、2,5
‑
二甲基四氢呋喃、二乙二醇二甲醚和三乙二醇二甲醚中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：任建新，王圣，谢泽中，刘刚，
申请(专利权)人：上海比亚迪有限公司，
类型：发明
国别省市：