一种制备锂离子电池的方法和应用技术

本发明专利技术提供一种制备锂离子电池的方法和应用。所述方法包括以下步骤：(1)将负极片浸泡在萘锂溶液中，浸泡后进行淋洗得到负极片；(2)将正极活性物质、导电剂和粘结剂进行混合，得到第一混合物，而后将第一混合物、添加剂和有机溶剂进行混合，得到正极浆料，并将正极浆料涂覆在正极集流体至少一侧，干燥后得到正极片；(3)将步骤(1)得到的负极片、步骤(2)得到的正极片和隔膜进行组装，注液后得到所述锂离子电池。本发明专利技术一方面采用萘锂溶液对负极片进行预锂化处理，能够安全且高效地向电池体系中补充锂离子；另一方面，本发明专利技术在正极片中添加适量的添加剂材料，进而提高电池的电化学性能和安全性能。安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种制备锂离子电池的方法和应用


[0001]本专利技术属于电池材料
，具体涉及一种制备锂离子电池的方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其具有高能量密度和长循环寿命等优点，故其在便携式电子产品和电动汽车等领域均得到广泛地应用。锂离子电池在首次充电过程中，会在负极表面形成SEI膜，并消耗正极材料中的活性锂，导致不可逆的容量损失。目前，商业化的石墨负极材料的不可逆容量损失可达10％，而对于具有高比容量的硅基负极材料和锡基负极材料，其的不可逆容量损失甚至高达30％以上，这大幅地降低了锂离子电池的能量密度。
[0003]针对上述锂离子电池在首次充放电时形成SEI膜引发的不可逆容量的问题，研究人员通常采用负极补锂的方式进行克服。其中，负极补锂的方法主要包括锂箔补锂和锂粉补锂，但由于锂金属本身比较活泼，其对储存环境和制造环境要求较高，故锂金属存在较大的安全风险和复杂加工风险，且生产成本较高。另外，正极补锂技术虽然具有高安全性，但使用的补锂材料需要充电至4.2V～4.5V时才能发挥相应的补锂作用，并且在高压条件下容易引发一系列的问题，例如电解液分解产气、隔膜高温被烧灼以及电池过充失效等。
[0004]“过充电”测试项目作为锂离子电池的一项重要的安全指标。当锂离子电池处于过充状态时，阴极脱锂电势随过充程度不断增加而迅速上升，超过一定限度后，引起电池内部电解液的不可逆氧化分解，产生可燃性气体并放出大量热量，导致电池内部的温度和压力上升，并引发一系列放热反应，从而导致电池内部发生热失控。
[0005]因此，在本领域中，亟需开发一种锂离子电池，其不仅具有良好的电化学性能，同时还具有良好的安全性能。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种制备锂离子电池的方法和应用。本专利技术一方面采用萘锂溶液对负极片进行预锂化处理，能够安全且高效地向电池体系中补充锂离子；另一方面，本专利技术在正极片中添加适量的添加剂材料，使得磷酸铁锂电池体系的导电性和过充能力得以提升，进而提高电池的电化学性能和安全性能。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种制备锂离子电池的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)将负极片浸泡在萘锂溶液中，浸泡后进行淋洗得到负极片；
[0010](2)将正极活性物质、导电剂和粘结剂进行混合，得到第一混合物，而后将第一混合物、添加剂和有机溶剂进行混合，得到正极浆料，并将正极浆料涂覆在正极集流体至少一侧，干燥后得到正极片；
[0011](3)将步骤(1)得到的负极片、步骤(2)得到的正极片和隔膜进行组装，注液后得到所述锂离子电池。
[0012]本专利技术一方面采用萘锂溶液对负极片进行预锂化处理，能够安全且高效地向电池
体系中补充锂离子，弥补形成SEI膜导致的不可逆容量损失，可显著提升电池的首次库伦效率和循环性能；另一方面，本专利技术在正极片中添加适量的添加剂材料，其不仅具有良好的导电性能，同时还具备良好的防过充能力，有效提升了锂离子的传输速率、减少了在高温下电解液分解等产生的气体，并能够有效提升磷酸铁锂电池体系的上述性能，进而综合提高电池在大倍率下的充放电能力、循环性能和安全性能。
[0013]此外，负极片中的萘锂溶液与正极片中的添加剂材料之间具有协同作用，进而能够有效降低电池的内阻、减少副反应造成的废气以及提升电池的首次库伦效率和循环性能。
[0014]优选地，步骤(1)中所述萘锂溶液的制备方法包括以下步骤：在水含量<1ppm，氧含量<1ppm的手套箱内，将萘和溶剂进行混合，得到萘溶液；而后在得到的萘溶液中放入锂片，反应后得到所述萘锂溶液。
[0015]优选地，所述溶剂包括四氢呋喃、乙醇或乙醚中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]优选地，所述萘溶液的浓度为0.1mol/L
‑
0.5mol/L，例如可以为0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L等。
[0017]优选地，所述锂片的面积为4cm2‑
100cm2，例如可以为4cm2、8cm2、16cm2、24cm2、40cm2、60cm2、80cm2、100cm2等；厚度为10μm
‑
400μm，例如可以为10μm、50μm、80μm、100μm、200μm、300μm、400μm等。
[0018]优选地，步骤(1)中所述浸泡的时间为1
‑
2h。
[0019]优选地，步骤(1)中所述淋洗采用碳酸二甲酯溶剂进行淋洗。
[0020]优选地，步骤(2)中所述添加剂包括聚萘、聚萘的硝化物或聚萘的硫化物中的任意一种或至少两种的组合。
[0021]优选地，步骤(2)中所述添加剂包括1,4
‑
二硝基萘、1,5
‑
二硝基、1,4
‑
二氨基萘或1,5
‑
二氨基萘中的任意一种或至少两种的组合。
[0022]在本专利技术中，该添加剂可在锂电池的正极或负极浆料中进行添加；通过选择上述特定种类的添加剂，其具有良好的导电性及可靠的安全性的优势。
[0023]优选地，以第一混合物的总质量为100％计，步骤(2)中所述添加剂的质量百分含量为2～5％，例如可以为2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.2％、4.5％、4.8％、5％等。
[0024]在本专利技术中，通过调控添加剂的质量百分含量，使得第一混合物与添加剂两者能够起到良好的协同作用，含量过低则会造成大倍率充放电性能下降、产气量增多，电性能及安全性减弱，反之则会导致补锂量不足以及电池的循环性能下降。
[0025]优选地，步骤(2)中所述正极活性物质包括磷酸铁锂。
[0026]优选地，步骤(2)中所述导电剂包括碳纳米管、导电炭黑或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合。
[0027]优选地，步骤(2)中所述粘结剂包括聚偏氟乙烯。
[0028]优选地，步骤(2)中所述第一混合物还包括分散剂。
[0029]优选地，所述分散剂包括聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯基吡咯烷酮或聚丙烯酰胺.中的任意一种或至少两种的组合。
[0030]优选地，步骤(2)中所述有机溶剂包括N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0031]优选地，步骤(2)中所述正极浆料的粘度为7000～15000mpa
·
s
‑1，例如可以为7000mpa
·
s
‑1、9000mpa
·
s
‑1、11000mpa
·
s
‑1、13000mpa
·
s
‑1、15000mpa
·
s
‑1等。
[0032]优选地，步骤(2)中所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备锂离子电池的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将负极片浸泡在萘锂溶液中，浸泡后进行淋洗得到负极片；(2)将正极活性物质、导电剂和粘结剂进行混合，得到第一混合物，而后将第一混合物、添加剂和有机溶剂进行混合，得到正极浆料，并将正极浆料涂覆在正极集流体至少一侧，干燥后得到正极片；(3)将步骤(1)得到的负极片、步骤(2)得到的正极片和隔膜进行组装，注液后得到所述锂离子电池。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述萘锂溶液的制备方法包括以下步骤：在水含量<1ppm，氧含量<1ppm的手套箱内，将萘和溶剂进行混合，得到萘溶液；而后在得到的萘溶液中放入锂片，反应后得到所述萘锂溶液；优选地，所述溶剂包括四氢呋喃、乙醇或乙醚中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述萘溶液的浓度为0.1mol/L
‑
0.5mol/L；优选地，所述锂片的面积为4cm2‑
100cm2，厚度为10μm
‑
400μm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述浸泡的时间为1
‑
2h；优选地，步骤(1)中所述淋洗采用碳酸二甲酯溶剂进行淋洗。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述添加剂包括聚萘、聚萘的硝化物或聚萘的硫化物中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(2)中所述添加剂包括1,4
‑
二硝基萘、1,5
‑
二硝基...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛松松，朱家新，孙伟兵，刘范芬，苑丁丁，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：