【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池负极，尤其涉及一种锂离子电池负极预锂化处理装置及其方法。
技术介绍
1、由于传统的化石能源如煤炭、石油以及天然气等面临储量下降及高污染等问题，人们对新能源及储能技术的需求日益增加。锂离子电池具有开路电压高、能量密度大及无污染等优点，已经被广泛应用于新能源汽车及储能领域。但是，现在的负极材料，如硅、硅氧等，仍然存在首次库伦效率低的问题，阻碍了电池能量密度的提升。为了解决这一问题，提出了对负极进行预锂化的方法。但是，现在的预锂化方法涉及高温反应或添加补锂剂，高温反应有引发火灾和爆炸的风险，而补锂剂需要与负极材料类型及正极材料类型进行匹配，不具有普适性。因此，开发一种在安全，针对不同种类负极材料具有普适性，且操作相对简单的预锂化方法十分必要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种锂离子电池负极预锂化处理装置及其方法，克服现有技术的不足，在全电池组装前进行，不受负极材料及正极材料种类的限制，普适性高，用于提高锂离子电池负极材料的首次库伦效率和容量。
2、为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、技术方案之一：一种锂离子电池负极预锂化处理装置，其特征在于，包括金属容器、导电片、电极、锂片、绝缘片和压力机压头，金属容器内由上至下设置多层绝缘片，相邻两层绝缘片之间由上至下依次设有锂片、电极和导电片，金属容器内装满电解液；绝缘片两端的开孔套在绝缘片固定柱上，金属容器底部、导电片、电极、锂片、绝缘片的中心点均要重合；锂片的周边要大于电极
4、所述绝缘片固定柱距离一侧容器内壁2-5cm处，两个绝缘片固定柱对称分布，且其固定点的连线可以将金属容器二等分。
5、所述压力机压头与压力机相连接，压力机压头的加压压力可调节。
6、所述金属容器为耐酸碱腐蚀材料容器，耐受10000kpa以上的压强。
7、所述导电片为可导电片状材料，包括但并不限于导电金属。
8、技术方案之二：一种锂离子电池负极预锂化处理方法，其特征在于，其具体操作步骤如下：1）将添加剂加入电解液中；2）将导电片、电极、锂片及绝缘片依次放入电解液中，顶部施加压力，施加的压强为1kpa-2000kpa，施加压力的时间为0.1-24h，温度为-60~60 oc；3）泄压后静置，静置时间为0-1h，温度为-60~60 oc。
9、所述添加剂为可以促进形成稳定均匀的sei膜的物质，包括但并不限于lipf3(c2f5)3、二氟磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、4,5-二氰基-2-三氟甲基-咪唑锂（litdi）、licf3so3、二草酸硼酸锂（libob）、lin(so2f)2、双氟草酸硼酸锂（liodfb）、二氟磷酸锂（lipo2f2）、二氟硼酸锂（lidfob）、氟代碳酸乙烯酯（fec）、二甲基二甲氧基硅烷、1,3,6-己烷三腈、己二腈、丁二腈、 吡啶、六磷酸三酰胺、吡咯、碳酸亚乙烯酯(vc)、亚硫酸丙烯酯（ps）、乙二腈（and）、亚硫酸乙二醇酯（es）、三乙醇胺硼酸（teab）、三（三甲基硅烷基）硼酸（tmsb）、磷酸三乙酯（tep）、二苯基二甲氧基硅烷（dpdms）、七甲基二硅氮烷（hmds）、氟苯、亚硫酸二甲酯（dms）、亚硫酸二乙酯（des）、丙烯酸丁酯（ba）、碳酸亚乙酯（ec）、丁二酸酐（sa）、碳酸乙烯亚乙酯（vec）、碳酸丙烯乙酯（aec）、4-甲基硫酸亚乙酯（mdtd）、二氟碳酸乙烯酯（dfec）、氟化环硅氧烷、n,n-二甲基丙烯酰胺（dmaa）、2-氰基乙基三乙氧基硅烷（teoscn）、三（三甲基硅基）亚磷酸酯（tmspi）、乙烯基三（三甲基硅氧烷基）（tmsv）、四乙氧基硅烷（teos）、十八胺（oda）、n,n-二甲基三氟乙酰胺（dmtfa）、三（三甲基硅烷）亚磷酸酯（ttmspi）、丙酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸丙酯。。
10、所述添加剂的浓度为0.1~70wt%，
11、所述电极是负极，包括但并不限于沥青、中间相炭微球、煤、天然石墨、人造石墨、焦炭、硅、氧化亚硅、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、锗、锡中的任一种或任二种以上的组合。
12、绝缘片是可绝缘片状材料，包括但并不限于塑料、玻璃、橡胶等其中的任一种或任二种以上组合。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
14、1）通过本专利技术方法进行预锂化，可以在全电池组装前，在负极预补锂，减少电池的不可逆反应，提高首次库伦效率和可逆容量。2）该方法中的金属锂片及电解液可重复使用，降低了资源损耗与成本。3）该预锂化方法是在全电池组装前进行，不受负极材料及正极材料种类的限制，普适性高。4）本方法可在宽温度范围内（-60~60 ℃）进行操作，有利于保证产品质量稳定。5）本专利技术可同时对多组电极进行预锂化操作，提升了处理效率，节约了生产成本。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种锂离子电池负极预锂化处理装置，其特征在于，包括金属容器（1）、导电片（6）、电极（7）、锂片（8）、绝缘片（9）和压力机压头（4），金属容器（1）内由上至下设置多层绝缘片（9），相邻两层绝缘片（9）之间由上至下依次设有锂片（8）、电极（7）和导电片（6），金属容器（1）内装满电解液（5）；绝缘片（9）两端的开孔套在绝缘片固定柱（2）上，金属容器（1）底部、导电片（6）、电极（7）、锂片（8）、绝缘片（9）的中心点均要重合；锂片（8）的周边要大于电极（7）5-10mm；导电片（6）周边要大于锂片（8）至少5mm，压力机压头（4）压在最上边一块绝缘片（9）上。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极预锂化处理装置，其特征在于，所述绝缘片固定柱（2）距离一侧容器内壁2-5cm处，两个绝缘片固定柱（2）对称分布，且其固定点的连线可以将金属容器（1）二等分。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极预锂化处理装置，其特征在于，所述压力机压头（4）与压力机（3）相连接，压力机压头（4）的加压压力可调节。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极预锂化处理装置，其特征在于，所述导电片为可导电片状材料，包括但并不限于导电金属。
6.一种锂离子电池负极预锂化处理方法，其特征在于，其具体操作步骤如下：1）将添加剂加入电解液中；2）将导电片、电极、锂片及绝缘片依次放入电解液中，顶部施加压力，施加的压强为1kPa-2000kPa，施加压力的时间为0.1-24h，温度为-60~60 oC；3）泄压后静置，静置时间为0-1h，温度为-60~60 oC。
7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池负极预锂化处理方法，其特征在于，所述添加剂为可以促进形成稳定均匀的SEI膜的物质，包括但并不限于LiPF3(C2F5)3、二氟磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、4,5-二氰基-2-三氟甲基-咪唑锂（LiTDI）、LiCF3SO3、二草酸硼酸锂（LiBOB）、LiN(SO2F)2、双氟草酸硼酸锂（LiODFB）、二氟磷酸锂（LiPO2F2）、二氟硼酸锂（LiDFOB）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、二甲基二甲氧基硅烷、1,3,6-己烷三腈、己二腈、丁二腈、 吡啶、六磷酸三酰胺、吡咯、碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸丙烯酯（PS）、乙二腈（AND）、亚硫酸乙二醇酯（ES）、三乙醇胺硼酸（TEAB）、三（三甲基硅烷基）硼酸（TMSB）、磷酸三乙酯（TEP）、二苯基二甲氧基硅烷（DPDMS）、七甲基二硅氮烷（HMDS）、氟苯、亚硫酸二甲酯（DMS）、亚硫酸二乙酯（DES）、丙烯酸丁酯（BA）、碳酸亚乙酯（EC）、丁二酸酐（SA）、碳酸乙烯亚乙酯（VEC）、碳酸丙烯乙酯（AEC）、4-甲基硫酸亚乙酯（MDTD）、二氟碳酸乙烯酯（DFEC）、氟化环硅氧烷、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）、2-氰基乙基三乙氧基硅烷（TEOSCN）、三（三甲基硅基）亚磷酸酯（TMSPi）、乙烯基三（三甲基硅氧烷基）（TMSV）、四乙氧基硅烷（TEOS）、十八胺（ODA）、N,N-二甲基三氟乙酰胺（DMTFA）、三（三甲基硅烷）亚磷酸酯（TTMSPi）、丙酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸丙酯。
8.根据权利要求6所述的一种锂离子电池负极预锂化处理方法，其特征在于，所述添加剂的浓度为0.1~70wt%。
9.根据权利要求6所述的一种锂离子电池负极预锂化处理方法，其特征在于，所述电极是负极，包括但并不限于沥青、中间相炭微球、煤、天然石墨、人造石墨、焦炭、硅、氧化亚硅、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、锗、锡中的任一种或任二种以上组合。
10.根据权利要求6所述的一种锂离子电池负极预锂化处理方法，其特征在于，绝缘片是可绝缘片状材料，包括但并不限于塑料、玻璃、橡胶等其中的任一种或任二种以上组合。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极预锂化处理装置，其特征在于，包括金属容器（1）、导电片（6）、电极（7）、锂片（8）、绝缘片（9）和压力机压头（4），金属容器（1）内由上至下设置多层绝缘片（9），相邻两层绝缘片（9）之间由上至下依次设有锂片（8）、电极（7）和导电片（6），金属容器（1）内装满电解液（5）；绝缘片（9）两端的开孔套在绝缘片固定柱（2）上，金属容器（1）底部、导电片（6）、电极（7）、锂片（8）、绝缘片（9）的中心点均要重合；锂片（8）的周边要大于电极（7）5-10mm；导电片（6）周边要大于锂片（8）至少5mm，压力机压头（4）压在最上边一块绝缘片（9）上。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极预锂化处理装置，其特征在于，所述绝缘片固定柱（2）距离一侧容器内壁2-5cm处，两个绝缘片固定柱（2）对称分布，且其固定点的连线可以将金属容器（1）二等分。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极预锂化处理装置，其特征在于，所述压力机压头（4）与压力机（3）相连接，压力机压头（4）的加压压力可调节。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极预锂化处理装置，其特征在于，所述金属容器（1）为耐酸碱腐蚀材料容器，耐受10000kpa以上的压强。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极预锂化处理装置，其特征在于，所述导电片为可导电片状材料，包括但并不限于导电金属。
6.一种锂离子电池负极预锂化处理方法，其特征在于，其具体操作步骤如下：1）将添加剂加入电解液中；2）将导电片、电极、锂片及绝缘片依次放入电解液中，顶部施加压力，施加的压强为1kpa-2000kpa，施加压力的时间为0.1-24h，温度为-60~60 oc；3）泄压后静置，静置时间为0-1h，温度为-60~60 oc。
7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池负极预锂化处理方法，其特征在于，所述添加剂为可以促进形成稳定均匀的sei膜的物质，包括但并不限于lip...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏晶，高源，李枢相，庞克亮，
申请(专利权)人：鞍钢集团北京研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。