锂-二硫化铁电池的容量消耗处理方法技术

本发明专利技术涉及一种锂-二硫化铁电池的容量消耗处理方法，所述电池包括由锂或其合金制成的负极片、以二硫化铁作为正极活性材料的正极片、所述负极片与所述正极片之间的隔膜和含有双三氟甲烷磺酰亚胺锂的电解液，其特征在于，所述方法包括：使所述电池在注入所述电解液后的0.5-12小时内，开始放电，以消耗所述电池的设计容量的2.7%-3.3%。通过对新制电池进行容量消耗处理，可降低新制电池的初始电压，从而消除电池电解液泄漏和电池爆炸的安全隐患；还可降低电池内阻，消除电压滞后现象，从而提高电池的储存稳定性和储存寿命。

Lithium iron disulfide battery capacity consumption method

The invention relates to a lithium iron disulfide battery capacity consumption of diaphragm electrolyte processing method, the battery includes a cathode, made of lithium or its alloy as between the anode plate and a cathode active material to pyrite the negative plate and the positive plate and three fluorine containing two methyl sulfonyl imide lithium, which is characterized in that the method comprises the following steps: the battery starts discharging in the electrolyte injection after 0.5-12 hours, to design the capacity consumption of the battery 2.7%-3.3%. The capacity of the new battery consumption, can reduce the initial voltage for the battery, thereby eliminating the security risks of battery electrolyte leakage and battery explosion; also can reduce the internal resistance of the battery, eliminate voltage hysteresis, thereby improving battery storage stability and storage life.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一次锂电池领域，特别是涉及一种锂-二硫化铁电池的容量 消耗处理方法。
技术介绍
锂-二硫化铁电池是一种以1 为正极活性材料、以金属Li为负极活性材料并 以有机电解液为电解液的一次锂电池，是一种新兴的化学电源。与碱性电池相比，锂-二硫 化铁电池具有放电比容量高、输出功率大、低温性能好、储存寿命长及重量轻等优点，因此 已广泛应用于笔记本电脑、摄像机、数码照相机等移动电子设备中。目前，锂-二硫化铁电池的制造方法一般多为将含有二硫化铁(正极活性材料) 的浆料涂覆在正极集流体上，分切，制得特定尺寸的正极片，然后将正极片、隔膜、锂制负极 片、隔膜一起层叠并卷绕而形成电芯，放入电池壳体内，注入电解液并封口，即制得成品电 池(或称“新电池”或“新制电池”)。其中，在制造正极浆料时，例如，可将二硫化铁1 粉末与导电剂(如石墨、乙炔黑 等)混合均勻，与粘结剂(如PTFE (聚四氟乙烯)、PVDF (聚偏氟乙烯)、SEBS (苯乙烯-乙烯 / 丁烯-苯乙烯嵌段共聚物)等)、溶剂一起搅拌以制成正极浆料。作为电解液，可以通过将锂盐溶解于有机溶剂中而得到。锂盐可以为LiI(碘 化锂)、LiTFS (三氟甲基磺酸锂)、LiTFSI (双三氟甲烷磺酰亚胺锂)、LiBr (溴化锂)、 LiClO4 (高氯酸锂),LiPF6 (六氟磷酸锂)等，所述有机溶剂可以为PC (碳酸丙烯酯)、EC (碳 酸乙烯酯)、DME ( 二甲氧基乙烷)、DX(二氧戊环)、环丁砜等，必要时还可以加入添加剂，如 嘧啶、DMI (3，5- 二甲基异噁唑)等。然而，采用上述制造方法生产的锂-二硫化铁电池在性能方面存在缺陷。特别是， 由于采自黄铁矿的正极活性材料1 中存在有正电位的杂质或者其他高电位的氧化性杂 质，如果不去除或减少原材料中的此类杂质，设计工作电压为1. 5V的一次性电池在封口后 的开路电压通常在3. 2V以上，因而不符合实际使用要求。此外，由于初始电压过高，甚至 高于水的电解电压，会导致电池中的水发生电解进而产生气体，所以这样的电池在常温下 储存时经常会发生膨胀而出现电解液的泄漏，甚至有爆炸的可能(为了防止发生爆炸，商品 化的锂-二硫化铁电池设计有排除内部压力的防爆组件，但防爆组件的开启是不可逆的过 程，一旦开启即会导致电池失效)。再者，由于锂-二硫化铁电池的电解液中使用有机溶剂， 发生泄漏不但会有难闻的气味，而且所用的有机溶剂一般属于易燃物质，存在很大的安全 急 ^^ ο另外，这样的电池在储存过程中内阻会不断增加，当增加到一定程度后，电池放电 时其内部电阻的分压增加，使得提供给用电器具的电压较小，甚至导致用电器具不能工作， 电池失效或导致电池“没电”的假象，严重破坏了电池的储存性能。此外，此类电池在制成之后放电时，在放电起始阶段电池的电压会经历一个先迅 速下降然后上升的过程，称之为“电压滞后”现象。迅速下降的电压会导致用电设备在一段时间内无法正常工作。为了避免此类电池的初始开路电压过高，一般需要在制备正极活性材料时尽可能 地去除原材料中的高电位的氧化性杂质。然而，由于现有手段无法全部去除此类杂质，因此 不能完全避免初始开路电压过高的问题。而且，这样的提纯也需要耗费一定的成本和时间， 因此增加了制造成本。另外，有研究表明，电解液的组成和痕量的添加剂对电池不可逆容量损失及电池 内阻等均有显著影响，现已有人提出在电解液中加入一些添加剂如碘或溴，从而减少新的 放电阶段开始时电压滞后的量。但是，该方法仅限于电池的电解质溶剂体系中包括碳酸乙 烯酯和/或碳酸丙烯酯时才能抑制电压滞后，而且不能降低所有Li/ FeS2电池初始阶段的 电压。因此，目前需要对Li/ FeS2电池制造工艺进行改进，一方面，需要以较低的成本降 低电池的初始电压，消除电解液泄漏和电池爆炸的安全隐患；另一方面，还需抑制电池内阻 的上升，消除电压滞后，从而提高电池的储存稳定性和储存寿命。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进 一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的 关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。基于上述技术问题，本专利技术提供了一种可以消除电池的初始高压和电压滞后的 容量消耗处理方法，特别是一种针对使用LiTFSI (双三氟甲烷磺酰亚胺锂)系电解液的 。具体地说，本专利技术的专利技术人采用将新制电池放置 一段时间再进行容量消耗处理的方法，完成了本专利技术。如上所述，新制的电池的初始电压过高，其原因在于原料正极活性材料 FeS2中存在有正电位的杂质或者其他高电位的氧化性杂质，然而，由于商业化的1 是从 天然黄铁矿中获得的，无法完全去除此类杂质；另一方面，人工合成的狗&尽管可减少杂质 含量，但成本昂贵，目前尚未用于大规模生产。因此，现有手段无法解决上述问题。为此，本专利技术的专利技术人经过不懈的努力，结果发现，对于使用LiTFSI (双三氟甲烷 磺酰亚胺锂)系电解液的锂-二硫化铁电池，如将电池在注入所述电解液(以下有时也简称 为“注液”)后经历一定时间的平衡，再进行一定程度的容量消耗处理，可以有效降低电池的 初始电压，消除电解液泄漏和电池爆炸的安全隐患。此外，专利技术人还意外地发现，上述容量 消耗处理还能有效降低电池的内阻，消除电池的电压滞后，从而提高成品电池的实际使用 性能，进而提高用户的满意度。具体地说，本专利技术提供了一种，所述电池 包括由锂或其合金制成的负极片、以二硫化铁作为正极活性材料的正极片、所述负极片与 所述正极片之间的隔膜和含有双三氟甲烷磺酰亚胺锂的电解液，其特征在于，所述方法包 括使所述电池在注入所述电解液后的0. 5-12小时内，开始放电，以消耗电池设计容量的 2. 7%-3. 3%。在优选情况下，使所述电池在注入所述电解液后的1-5小时内，开始所述放电，更 优选所述电池开始所述放电的时间点为注入所述电解液后的约3小时。在优选情况下，所述放电所消耗的容量为电池设计容量的约3%。在优选情况下，所述放电的方式为在恒电流条件下进行放电；在恒电阻条件下进行放电；在恒功率条件下进行放电；及其任意组合。所述放电采用单个步骤或多个步骤来完成。所述多个步骤之间可设置有暂停阶 段。本专利技术通过将Li/ FeS2电池内的化学反应在注入所述电解液后经历一定的时间 的平衡再进行一定程度的放电，明显降低了新制电池的初始开路电压，从而消除了电池电 解液泄漏和电池爆炸的安全隐患；另一方面，改善了电池的内部性能，抑制了储存时电池的 内阻的上升，消除了电池的电压滞后，提高了电池的储存稳定性和使用性。具体实施例方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然 而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以 实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。如上所述，本专利技术提供了一种，所述电池 包括由锂或其合金制成的负极片、以二硫化铁作为正极活性材料的正极片、所述负极片与 所述正极片之间的隔膜和含有双三氟甲烷磺酰亚胺锂的电解液，其特征在于，所述方法包 括使所述电池在注入所述电解液后的0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种锂－二硫化铁电池的容量消耗处理方法，所述电池包括由锂或其合金制成的负极片、以二硫化铁作为正极活性材料的正极片、所述负极片与所述正极片之间的隔膜和含有双三氟甲烷磺酰亚胺锂的电解液，其特征在于，所述方法包括：使所述电池在注入所述电解液后的０．５－１２小时内，开始放电，以消耗所述电池的设计容量的２．７％－３．３％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张清顺，赵洋，常海涛，林建兴，
申请(专利权)人：福建南平南孚电池有限公司，
类型：发明
国别省市：35