一种负极补锂方法技术

本发明专利技术属于二次电池技术领域，尤其涉及一种负极补锂方法，包括以下步骤：步骤S1、将含补锂剂的扣式电池进行充放电测试得到第一图谱；步骤S2、拟定补锂剂的添加量；步骤S3、将含有拟定添加量的补锂剂与正极活性材料的扣式电池进行充放电测试，以获得不同电压段容量发挥量；步骤S4、将步骤S3中容量发挥量与步骤S1中的第一图谱进行对照，得出第二图谱；步骤S5、根据每一次循环过程中容量损失，换算并计算出每一次循环需要补充多少活性锂；步骤S6、通过正极和负极活性材料的电极电位，从而推算出每一次循环时全电池的放电截止电压；步骤S7、根据充放电循环的需要控制电池的放电截止电压，使负极的活性锂缓释出来。负极的活性锂缓释出来。负极的活性锂缓释出来。

【技术实现步骤摘要】
一种负极补锂方法


[0001]本专利技术属于二次电池
，尤其涉及一种负极补锂方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池在首次充放电过程中伴随着形成SEI膜的副反应发生会消耗掉正极活性材料中的活性锂，导致锂离子电池首次充放电效率降低。
[0003]行业中，为提高锂离子电池首次充放电效率，在研究中的方法是对锂离子电池正负极进行补锂。因负极补锂技术难度较大且安全风险高，故较多的是在正极补锂，即在正极中掺入补锂添加剂，以补充首次充放电过程中活性锂的损失。
[0004]但是，锂离子电池在后续充放电过程中伴随着负极石墨的膨胀收缩，SEI膜破裂修复，正极活性锂消耗，锂离子电池的容量衰减，循环寿命降低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种负极补锂方法，能够实现首次补锂，又能够满足循环衰减过程实现精准补锂，不会出现循环过程中析锂的情况发生。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种负极补锂方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S1、制备出含有补锂剂材料的扣式电池，进行充放电测试，以获得补锂材料在不同电压段容量发挥的第一图谱；
[0009]步骤S2、根据补锂需求，拟定初步补锂剂的添加量；
[0010]步骤S3、将拟定添加量的补锂剂与正极活性材料混合，制备出含有拟定补锂剂的扣式电池，进行充放电测试，以获得不同电压段容量发挥量；
[0011]步骤S4、将步骤S3中容量发挥量与步骤S1中的第一图谱进行对照，得出补锂剂在不同电压段的容量发挥的第二图谱；
[0012]步骤S5、根据锂离子电池循环充放电获取每一次循环过程中容量损失，并换算成单位克容量的损失的数据，从而知道每一次循环需要补充多少活性锂；
[0013]步骤S6、通过正极和负极扣电充放电曲线获取不同克容量下正极和负极活性材料的电极电位，从而推算出每一次循环时全电池的放电截止电压；
[0014]步骤S7、将补锂添加剂与正极活性材料混合，制备出电池，进行充放电循环，在充放电循环过程中通过控制全电池放电截止电压，使得补锂添加剂释放出来，补充首效损失的活性锂，并且多余的活性锂存储在负极，根据第二图谱的充放电循环的需要控制电池的放电截止电压，以便补锂剂中的可用活性锂从负极缓慢释放出来，并及时补充循环过程中每一次循环的活性锂损失。
[0015]其中，所述步骤S2中补锂需求为补充首次充放电效率、补充循环衰减寿命中的一种或两种。
[0016]其中，所述步骤S7中全电池放电截止电压V＝放电时正极电极电位V
正
－放电时负极电极电位V
负
。
[0017]其中，所述放电时负极电极电位V
负
＝(补锂前1g正极活性材料的容量
÷
首效+循环损失容量)
×
N/P比。
[0018]其中，所述N/P比为1～1.5。N/P比的大小影响着补锂方法的补锂效果，设置一定的N/P比，使比值在一定范围内，使补锂更有效。N/P比可以为1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5。
[0019]其中，所述N/P比为1.10。
[0020]其中，所述放电时正极电极电位V
正
＝补锂前1g正极活性材料的容量
÷
首效。
[0021]其中，所述步骤S1中充放电测试的测试电压为3.65～4.45V。测试电压可以为3.65V、3.7V、3.8V、3.9V、4.0V、4.1V、4.2V、4.3V、4.4V、4.45V。
[0022]其中，所述步骤S7中循环次数为100～500次。循环次数可以为100次、150次、200次、250次、300次、350次、400次、450次、500次。
[0023]其中，所述补锂剂为镍系补锂剂、铁系补锂剂、锰系补锂剂中的一种。镍系补锂剂包括常见的Li2NiO2，含Li的个数≥2，铁系补锂剂包括Li5FeO4，锰系补锂剂包括Li
1+x
Ni
0.5
Mn
1.5
O4，还有二元锂化合物补锂剂，包括Li2O2，Li3N。
[0024]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的负极补锂方法，能够实现首次补锂，又能够满足循环衰减过程实现精准补锂，不会出现循环过程中析锂的情况发生。
附图说明
[0025]图1是正极磷酸铁锂扣电放电曲线图。
[0026]图2是负极石墨扣电充放电曲线图。
[0027]图3是正极放电曲线和补锂前及补锂后的负极放电曲线图。
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施方式和说明书附图，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。
[0029]负极储存锂和缓释锂的方法或步骤：
[0030]1)通过将补锂剂材料制作成扣式电池，并进行不同电压的充放电，获取补锂剂材料在不同电压段容量发挥的图谱。
[0031]2)根据补锂的需要，比如是补充首效，还是首效和循环衰减同时补，以及循环衰减需要补多少锂，以便通过补锂剂材料不同电压的容量发挥，初步确定补锂剂的添加量。
[0032]3)将确定添加量的补锂剂与正极活性材料混合，按正常流程制作成扣式电池，并进行不同电压的充放电，获取不同电压段容量发挥情况。再根据正极活性材料不同电压段的容量，进一步修正并精确获取补锂剂在不同电压段的容量发挥的图谱。
[0033]4)根据锂离子电池循环充放电获取每一次循环过程中容量损失，并换算成单位克容量的损失的数据，从而知道每一次循环需要补充多少活性锂。
[0034]5)通过正极和负极扣电充放电曲线获取不同克容量下正极和负极活性材料的电极电位。从而推算出每一次循环时全电池的放电截止电压。
[0035]此方法是将补锂剂中的可用活性锂(即不可逆克容量)在首次充电过程中全部释
放出来，在补充完首效损失的活性锂后将多余的锂存储在负极，然后根据循环的需要控制锂离子电池的放电截止电压，以便补锂剂中的可用活性锂从负极缓慢释放出来，并及时补充循环过程中每一次循环的活性锂损失。
[0036]此方法另一方面的优点是循环过程中充电电压按正常使用控制即可，对电解液耐高压性要求不高。
[0037]具体以磷酸铁锂加负极人造石墨体系，补锂剂以铁酸锂(Li5FeO4)为例，按补首效及500次循环活性锂消耗进行补锂量的计算，以及正极储存锂时充电截止电压图谱的计算和负极缓释锂时放电截止电压的计算。
[0038]一、磷酸铁锂加负极人造石墨体系，补锂前全电池相关信息如下表1所示：
[0039]表1
[0040][0041]循环过程中容量损失如下表2所示：
[0042]表2
[0043]循环次数容量保持率容量损失率10098.86％1.14％20097.62％2.38％30096.90％3.10％40096.35％3.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极补锂方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、制备出含有补锂剂材料的扣式电池，进行充放电测试，以获得补锂材料在不同电压段容量发挥的第一图谱；步骤S2、根据补锂需求，拟定初步补锂剂的添加量；步骤S3、将拟定添加量的补锂剂与正极活性材料混合，制备出含有拟定补锂剂的扣式电池，进行充放电测试，以获得不同电压段容量发挥量；步骤S4、将步骤S3中容量发挥量与步骤S1中的第一图谱进行对照，得出补锂剂在不同电压段的容量发挥的第二图谱；步骤S5、根据锂离子电池循环充放电获取每一次循环过程中容量损失，并换算成单位克容量的损失的数据，从而知道每一次循环需要补充多少活性锂；步骤S6、通过正极和负极扣电充放电曲线获取不同克容量下正极和负极活性材料的电极电位，从而推算出每一次循环时全电池的放电截止电压；步骤S7、将补锂添加剂与正极活性材料混合，制备出电池，进行充放电循环，在充放电循环过程中通过控制全电池放电截止电压，使得补锂添加剂释放出来，补充首效损失的活性锂，并且多余的活性锂存储在负极，根据第二图谱的充放电循环的需要控制电池的放电截止电压，以便补锂剂中的可用活性锂从负极缓慢释放出来，并及时补充循环过程中每一次循环的活性锂损失。2.根据权利要求1所述的负极补锂方法，其特征在于，所述步骤S2中补锂需求为补充...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏勇亮，朱坤庆，计阳，宋柯晟，刘思静，杨跃旺，占克军，
申请(专利权)人：广州融捷能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：