一种锂离子电池电化学补锂的方法技术

本发明专利技术涉及能源技术领域，具体涉及一种锂离子电池电化学补锂的方法，包括步骤一：将锂金属补锂电极置于锂离子电池中；步骤二：分别将锂金属补锂电极

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电化学补锂的方法


[0001]本专利技术涉及能源
，具体涉及一种锂离子电池电化学补锂的方法
。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种二次电池，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动实现充电与放电
。
锂离子电池平均输出电压高，循环性能优越，使用寿命长，且功率密度和能量密度较高，又因为不含有毒有害物质被广泛应用
。
[0003]随着储能技术的不断发展，石油焦软碳
、
含杂原子高分子热解硬碳
、
硅碳复合材料
、
金属氧化物等负极材料因具有容量高
、
耐用性能佳的优点，受到人们的广泛关注，但是这些负极材料在充电过程中，都具有首次或初期几次充放电效率较低的特点，难以商业化
。
此外，三元
、
富锂锰基等正极材料也存在首次充放电效率低的问题
。
正
、
负极材料首次充放电效率低的主要原因是，正
、
负极分别在放电
、
充电时，有机电解液会在材料表面电化学还原分解，形成固态电解质界面膜
(SEI
膜
)
，永久消耗来自正极的部分锂离子
。
正
、
负极充放电初期过高的不可逆容量，不仅降低了锂离子电池的容量，还会造成正
、
负极充放电状态不匹配，从而降低锂离子电池的工作电压与能量密度
。
[0004]现有技术通常采用电极补锂的方法提高锂离子电池首次或初期几次充放电的效率，将富锂的活性材料制成隔膜与锂离子电池的正极或负极复合，内置于锂离子电池中
。
授权公告号为
CN112467122B
的专利公开了一种采用隔膜补锂的方法，补锂隔膜包括基膜和仅涂布在其中一面的陶瓷层
、
补锂剂层
。
基膜为
PVDF
隔离膜，陶瓷膜设置在基膜的表面，然后在陶瓷层上设置补锂剂层，陶瓷层和补锂剂层的厚度分别为4μ
m
和5μ
m
，补锂剂层的成分为铌掺杂碳包覆正硅酸锂材料，在制备电池时，将正负极片和补锂隔膜以及所需的电解液组装成全电池，其中隔膜的补锂剂层位于基膜靠近正极的一侧
。
该种方法虽然能对电极补锂，但存在以下问题：
1、
由于补锂隔膜需要内置于锂离子电池中，增大了电池的体积，电池制备工艺调整幅度大，补锂成本高；
2、
由于补锂隔膜附着于电池极片上，其形状
、
厚度等参数均取决于电池极片的工艺参数，补锂隔膜的参数一致性差，不利于工业化生产；
3、
正
、
负极容量无法在制备电池的过程中监测，补锂效果在电池使用前难以评估，仍然存在正
、
负极充放电状态不匹配的问题
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的隔膜补锂电池制备工艺调整幅度大且补锂隔膜的参数一致性差，难以实现工业化生产的技术问题，本专利技术提供一种锂离子电池电化学补锂的方法，有效降低补锂电池制备工艺的调整幅度，简化了锂金属补锂电极的制备工艺
。
[0006]本专利技术技术方案如下：
[0007]一种锂离子电池电化学补锂的方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一：将锂金属补锂电极置于锂离子电池中，向锂离子电池中加注电解液；或向锂离子电池中加注电解液后，再将锂金属补锂电极置于锂离子电池中；
[0009]步骤二：分别将锂金属补锂电极
、
锂离子电池的待补锂电极与充放电测试仪相连接，使用充放电测试仪对锂金属补锂电极和待补锂电极进行充放电循环，在充放电循环过程中，监测待补锂电极的循环容量；
[0010]步骤三：当待补锂电极的循环容量稳定不变后，断开锂金属补锂电极
、
锂离子电池的待补锂电极与充放电测试仪之间的连接
。
[0011]其中，待补锂电极为锂离子电池的正极和
/
或负极
、
工作电极和
/
或对电极
。
由于锂金属补锂电极独立存在于锂离子电池的待补锂电极之外，且锂含量充足，使用同一个锂金属补锂电极可以任意调整补锂顺序，分别为同一锂离子电池的不同待补锂电极补锂，也可以单独为锂离子电池的单个待补锂电极补锂
。
[0012]待补锂电极的循环容量为充放电循环过程中单次充电或放电过程的比容量
。
[0013]进一步的，还包括步骤四：将锂金属补锂电极从锂离子电池中移除，然后进行锂离子电池的封口与分容
。
当锂离子电池未设置锂金属参比电极时，在断开锂金属补锂电极
、
锂离子电池的待补锂电极与充放电测试仪之间的连接后，需要先将锂金属补锂电极从锂离子电池中移除，再进行封口与分容
。
本专利技术在断开锂金属补锂电极
、
锂离子电池的待补锂电极与充放电测试仪之间的连接后，将锂金属补锂电极从锂离子电池中移除，然后进行封口与化成分容，将锂金属补锂电极从锂离子电池中移除第一方面有助于实现锂金属补锂电极的回收再利用；第二方面能够避免锂离子电池因为补锂电极留置而导致的体积增大与重量增加，使锂离子电池不仅适用于大型电子设备，还能适用于小型电子设备
。
在补锂完成后进行随后的封口与分容工序，有助于及时排出补锂过程中产生的气体，提高锂离子电池化成分容的准确性；第三方面能够避免补锂电极中的锂金属特别是锂粉或锂带留存于成品电池内，提高了锂离子电池的安全性和能量密度
。
[0014]进一步的，在步骤二中，锂离子电池未封口或未完全封口
。
向锂离子电池中加注电解液后，未封口或未完全封口的锂离子电池一方面能够及时排出电化学反应过程中产生的气体，提高待补锂电极
SEI
膜成型的一致性，另一方面便于待补锂电极和锂金属补锂电极的配置及分别与充放电测试仪进行电路连通
。
[0015]进一步的，锂离子电池为商业化的圆柱型电池
、
铝塑膜软包装电池或实验室模型电池中的任意一种电池
。
其中，圆柱型电池包括但不限于商业化的
18650
型圆柱型动力电池和
21700
型圆柱型动力电池
。
圆柱型电池的特征是电池电芯为卷绕未压平型，内部存在卷芯卷针孔，能够提供容纳补锂电极的有效空间
。
实验室模型电池是指含有锂金属参比电极的电解槽，优选叠压式三电极电解槽
。
叠压式三电极电解槽包括工作电极
、
参比电极和对电极，参比电极为贴片型补锂电极
。
叠压式三电极电解槽设置有工作电极底座
、
参比电极圆环固定座和对电极顶盖，工作电极底座与工作电极极片接触，与参比电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种锂离子电池电化学补锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将锂金属补锂电极置于锂离子电池中，向锂离子电池中加注电解液；或向锂离子电池中加注电解液后，再将锂金属补锂电极置于锂离子电池中；步骤二：分别将锂金属补锂电极
、
锂离子电池的待补锂电极与充放电测试仪相连接，使用充放电测试仪对锂金属补锂电极和待补锂电极进行充放电循环，在充放电循环过程中，监测待补锂电极的循环容量；步骤三：当待补锂电极的循环容量稳定不变后，断开锂金属补锂电极
、
锂离子电池待补锂电极与充放电测试仪之间的连接；其中，待补锂电极为锂离子电池的正极和
/
或负极
、
工作电极和
/
或对电极；待补锂电极的循环容量为充放电循环过程中单次充电或放电过程的比容量
。2.
如权利要求1所述的一种锂离子电池电化学补锂的方法，其特征在于，还包括步骤四：将锂金属补锂电极从锂离子电池中移除，然后进行锂离子电池的封口与分容
。3.
如权利要求1或2所述的一种锂离子电池电化学补锂的方法，其特征在于，在步骤二中，锂离子电池未封口或未完全封口
。4.
如权利要求1所述的一种锂离子电池电化学补锂的方法，其特征在于，锂离子电池为商业化的圆柱型电池
、
铝塑膜软包装电池或实验室模型电池中的任意一种电池；实验室模型电池包括叠压式三电极电解槽，包括工作电极
、
参比电极和对电极，参比...

【专利技术属性】
技术研发人员：马树华，曲福林，王艳飞，黄磊，黄昭杰，周朕良，郭大利，王克飞，曲鹏利，张亚荣，龙志，于滨，徐鹏远，
申请(专利权)人：山东聚信新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：