CN109546226A - 锂离子电池负极预锂化方法及锂离子电池 - Google Patents

锂离子电池负极预锂化方法及锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN109546226A
CN109546226A CN201811285805.XA CN201811285805A CN109546226A CN 109546226 A CN109546226 A CN 109546226A CN 201811285805 A CN201811285805 A CN 201811285805A CN 109546226 A CN109546226 A CN 109546226A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ion battery
lithium ion
negative electrode
prelithiation
lithium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811285805.XA
Other languages
English (en)
Inventor
谢红波
陈振兵
蔡胜祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HUNAN GRAND-PRO ROBOT TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
HUNAN GRAND-PRO ROBOT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HUNAN GRAND-PRO ROBOT TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical HUNAN GRAND-PRO ROBOT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201811285805.XA priority Critical patent/CN109546226A/zh
Publication of CN109546226A publication Critical patent/CN109546226A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/446—Initial charging measures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明属于锂离子电池领域，公开了一种锂离子电池负极预锂化的方法及锂离子电池。该方法为一种新型的提高电池容量方法，封口前使用锂源Li5FeO4对负极进行预化成，使负极提前生成SEI膜并预留少量锂在负极中，提高电池首次放电效率，从而提高容量。

Description

锂离子电池负极预锂化方法及锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池负极预锂化的方法及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、环保、无记忆效应等特点，已广泛应用于各个行业，但各个领域对电池容量要求越来越高，特别是便携式机器中；锂离子电池因首次充电需要在负极表面生成一层SEI膜，导致正极中一部分锂元素嵌入到负极后形成锂的化合物，此过程不可逆，导致一部分容量不可逆损失。
发明内容
本发明提供一种锂离子电池负极预锂化的方法，该方法包括：在锂离子电池封口前，使用锂源Li5FeO4对负极进行预锂化成分容，使负极提前生成SEI膜。
根据本发明的技术方案，该方法具体包括步骤：
(1)向正极原料中加入Li5FeO4，涂敷到铝箔上，烘烤，得到正极片；
(2)将上述正极片与负极片、隔膜卷绕入壳，注入电解液，预充电，利用Li5FeO4对负极进行预锂化成分容，Li5FeO4化成时释放出Li+和氧气，Li+使负极提前生成SEI膜并预留少量锂在负极中，待氧气排出后，对电池进行封口。
其中，上述锂离子电池负极预锂化的方法中，所述正极原料包括正极活性物质、Li5FeO4、导电石墨、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、聚偏氟乙烯(PVDF)。优选地，所述正极活性物质、Li5FeO4、导电石墨、NMP和PVDF的重量比为(95～100):(0.5～2.5):(50～65):(3～7)，例如重量比为(97～99.5):(0.5～2.0):(55～65):(4～6)。优选地，所述正极活性物质可以选自钴酸锂、三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂中的至少一种，优选为钴酸锂。
其中，上述锂离子电池负极预锂化的方法中，所述电解液为六氟磷酸锂电解液。
其中，上述锂离子电池负极预锂化的方法中，所述负极片为石墨。
其中，上述锂离子电池负极预锂化的方法中，所述预充电的操作为：0.01～0.03c预充电4～6小时，例如0.02c预充电5小时。
其中，Li5FeO4为一种富锂化材料，其克容量高达700mAh/g，化成时每个分子可以释放出四个Li+，方程式如下：
Li5FeO4→4Li++4e–+LiFeO2+O2，
由于在反应中生成的O2会随着除气被排出电池，因此对于锂离子电池而言、上述反应并不像正极脱锂一样是可逆的；且由于反应会产生氧气，在密封的电池中，造成内部气压大而漏液，而本发明则在采用此材料的同时，将制作工艺进行了调整，在封口前，电池进行预充电，使氧气在未封口前排出，不影响电池后期性能。
进一步地，本发明还提供一种锂离子电池，该电池由上述负极预锂化的方法制备得到。
本发明的有益效果：采用本发明负极预锂化的方法制备得到的锂离子电池，电池首次放电效率有所提升，且电池容量明显提升，并且使用过程中不会出现漏液情况。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
取正极原材料按以下重量比例进行混合、搅拌均匀，钴酸锂:Li5FeO4:导电石墨:NMP:PVDF＝99.5:0.5:5:60:5；涂敷到铝箔上，烘烤，裁切，得新型正极片；将以上正极片与石墨负极片、隔膜卷绕入壳，注入六氟磷酸锂电解液，0.02c预充电5小时，封口，化成分容；制成18650 2600mAh锂离子电池。
实施例2
取正极原材料按以下重量比例进行混合、搅拌均匀，钴酸锂:Li5FeO4:导电石墨:NMP:PVDF＝99.0:1.0:5:60:5；涂敷到铝箔上，烘烤，裁切，得新型正极片；将以上正极片与石墨负极片、隔膜卷绕入壳，注入六氟磷酸锂电解液，0.02c预充电5小时，封口，化成分容；制成18650 2600mAh电池。
实施例3
取正极原材料按以下重量比例进行混合、搅拌均匀，钴酸锂:Li5FeO4:导电石墨:NMP:PVDF＝98.5:1.5:5:60:5；涂敷到铝箔上，烘烤，裁切，得新型正极片；将以上正极片与石墨负极片、隔膜卷绕入壳，注入六氟磷酸锂电解液，0.02c预充电5小时，封口，化成分容；制成18650 2600mAh电池。
实施例4
取正极原材料按以下重量比例进行混合、搅拌均匀，钴酸锂:Li5FeO4:导电石墨:NMP:PVDF＝98.0:2.0:5:60:5；涂敷到铝箔上，烘烤，裁切；得新型正极片；将以上正极片与石墨负极片、隔膜卷绕入壳，注入六氟磷酸锂电解液，0.02c预充电5小时，封口，化成分容；制成18650 2600mAh电池。
对比例1
取正极原材料按以下重量比例进行混合、搅拌均匀，钴酸锂:导电石墨:NMP:PVDF＝100:5:60:5；涂敷到铝箔上，烘烤，裁切，得新型正极片；将以上正极片与石墨负极片、隔膜卷绕入壳，注入六氟磷酸锂电解液，0.02c预充电5小时，封口，化成分容；制成186502600mAh电池。
对比例2
取正极原材料按以下重量比例进行混合、搅拌均匀，钴酸锂:Li5FeO4:导电石墨:NMP:PVDF＝99.5:0.5:5:60:5；涂敷到铝箔上，烘烤，裁切，得新型正极片；将以上正极片与石墨负极片、隔膜卷绕入壳，注入六氟磷酸锂电解液，不预充电，封口，化成分容；制成186502600mAh电池。
测试例
对实施例1-4和对比例1-2得到的锂离子电池进行以下测试，测试方法：
(1)测试电池0.5C容量；
(2)将电池60度下，1C充电至4.2V，观察是否漏液。
测试结果如表1所示。
表1.测试结果
从表1结果可以看出：加入富锂材料Li5FeO4，电池容量明显提升；富锂材料在1.36％比例(富锂材料占正极干料：钴酸锂+导电剂+PVDF+富锂材料的重量比例)时，容量最高；加富锂材料后，需要进行预充工艺，防止电池后期漏液现象。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.锂离子电池负极预锂化的方法，其特征在于，该方法包括：在锂离子电池封口前，使用锂源Li5FeO4对负极进行预锂化成分容，使负极提前生成SEI膜。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极预锂化的方法，其特征在于，该方法具体包括步骤：
(1)向正极原料中加入Li5FeO4，涂敷到铝箔上，烘烤，得到正极片；
(2)将上述正极片与负极片、隔膜卷绕入壳，注入电解液，预充电，利用Li5FeO4对负极进行预锂化成分容，Li5FeO4化成时释放出Li+和氧气，Li+使负极提前生成SEI膜并预留少量锂在负极中，待氧气排出后，对电池进行封口。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极预锂化的方法，其特征在于，所述正极原料包括正极活性物质、Li5FeO4、导电石墨、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、聚偏氟乙烯(PVDF)。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池负极预锂化的方法，其特征在于，所述正极活性物质为钴酸锂、三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂中的至少一种。
5.根据权利要求3或4所述的锂离子电池负极预锂化的方法，其特征在于，所述正极活性物质、Li5FeO4、导电石墨、NMP和PVDF的重量比为(95～100):(0.5～2.5):(50～65):(3～7)。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池负极预锂化的方法，其特征在于，所述正极活性物质、Li5FeO4、导电石墨、NMP和PVDF的重量比为(97～99.5):(0.5～2.0):(55～65):(4～6)。
7.根据权利要求2所述的锂离子电池负极预锂化的方法，其特征在于，所述电解液为六氟磷酸锂电解液。
8.根据权利要求2所述的锂离子电池负极预锂化的方法，其特征在于，所述负极片为石墨。
9.根据权利要求2所述的锂离子电池负极预锂化的方法，其特征在于，所述预充电的操作为：0.01～0.03c预充电4～6小时。
10.一种锂离子电池，该电池由权利要求1～9任一项所述负极预锂化的方法制备得到。
CN201811285805.XA 2018-10-31 2018-10-31 锂离子电池负极预锂化方法及锂离子电池 Pending CN109546226A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811285805.XA CN109546226A (zh) 2018-10-31 2018-10-31 锂离子电池负极预锂化方法及锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811285805.XA CN109546226A (zh) 2018-10-31 2018-10-31 锂离子电池负极预锂化方法及锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109546226A true CN109546226A (zh) 2019-03-29

Family

ID=65845631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811285805.XA Pending CN109546226A (zh) 2018-10-31 2018-10-31 锂离子电池负极预锂化方法及锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109546226A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113078366A (zh) * 2021-03-29 2021-07-06 中南大学 一种软包装锂离子电池原位补锂及电池制造方法
CN113809419A (zh) * 2021-09-14 2021-12-17 远景动力技术(江苏)有限公司 化成方法及化成后的锂离子电池
CN114628659A (zh) * 2022-04-18 2022-06-14 晖阳(贵州)新能源材料有限公司 一种动力电池用石墨负极复合材料及其制备方法
CN114975978A (zh) * 2022-06-24 2022-08-30 中山烯利来设备科技有限公司 一种硅材料外部补锂的方法及装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103700860A (zh) * 2012-09-27 2014-04-02 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池
CN105098188A (zh) * 2014-04-28 2015-11-25 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池正极材料添加剂及其制备方法、含有该添加剂的正极材料和锂离子电池
CN105552344A (zh) * 2016-02-24 2016-05-04 中国科学院物理研究所 一种锂离子电池正极片、锂离子电池及其制备方法
CN105702961A (zh) * 2014-11-27 2016-06-22 比亚迪股份有限公司 一种正极材料和一种锂离子电池
CN106898737A (zh) * 2015-12-21 2017-06-27 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池正极材料添加剂及其制备方法、含有该添加剂的正极材料和锂离子电池
CN107180955A (zh) * 2017-05-25 2017-09-19 西藏杭能新能源科技有限公司 一种镍钴锰酸锂ncm‑富锂金属氧化物复合正极电极的制备方法
CN107565096A (zh) * 2017-09-26 2018-01-09 湖南格兰博智能科技有限责任公司 一种锂离子电池负极片及其处理方法和一种锂离子电池
CN107731560A (zh) * 2017-09-13 2018-02-23 中南大学 Li5FeO4预锂化剂及锂离子电容器的制备方法及锂离子电容器
WO2018045940A1 (zh) * 2016-09-08 2018-03-15 中国科学院物理研究所 一种液态活性锂补充剂、其制备方法及其用途
CN108682894A (zh) * 2018-05-11 2018-10-19 江西中汽瑞华新能源科技有限公司 一种锂离子电池制作工艺
CN108717977A (zh) * 2018-05-29 2018-10-30 哈尔滨工业大学 一种具有优良零伏存储性能的锂离子电池

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103700860A (zh) * 2012-09-27 2014-04-02 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池
CN105098188A (zh) * 2014-04-28 2015-11-25 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池正极材料添加剂及其制备方法、含有该添加剂的正极材料和锂离子电池
CN105702961A (zh) * 2014-11-27 2016-06-22 比亚迪股份有限公司 一种正极材料和一种锂离子电池
CN106898737A (zh) * 2015-12-21 2017-06-27 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池正极材料添加剂及其制备方法、含有该添加剂的正极材料和锂离子电池
CN105552344A (zh) * 2016-02-24 2016-05-04 中国科学院物理研究所 一种锂离子电池正极片、锂离子电池及其制备方法
WO2018045940A1 (zh) * 2016-09-08 2018-03-15 中国科学院物理研究所 一种液态活性锂补充剂、其制备方法及其用途
CN107180955A (zh) * 2017-05-25 2017-09-19 西藏杭能新能源科技有限公司 一种镍钴锰酸锂ncm‑富锂金属氧化物复合正极电极的制备方法
CN107731560A (zh) * 2017-09-13 2018-02-23 中南大学 Li5FeO4预锂化剂及锂离子电容器的制备方法及锂离子电容器
CN107565096A (zh) * 2017-09-26 2018-01-09 湖南格兰博智能科技有限责任公司 一种锂离子电池负极片及其处理方法和一种锂离子电池
CN108682894A (zh) * 2018-05-11 2018-10-19 江西中汽瑞华新能源科技有限公司 一种锂离子电池制作工艺
CN108717977A (zh) * 2018-05-29 2018-10-30 哈尔滨工业大学 一种具有优良零伏存储性能的锂离子电池

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113078366A (zh) * 2021-03-29 2021-07-06 中南大学 一种软包装锂离子电池原位补锂及电池制造方法
CN113078366B (zh) * 2021-03-29 2024-02-13 中南大学 一种软包装锂离子电池原位补锂及电池制造方法
CN113809419A (zh) * 2021-09-14 2021-12-17 远景动力技术(江苏)有限公司 化成方法及化成后的锂离子电池
CN114628659A (zh) * 2022-04-18 2022-06-14 晖阳(贵州)新能源材料有限公司 一种动力电池用石墨负极复合材料及其制备方法
CN114975978A (zh) * 2022-06-24 2022-08-30 中山烯利来设备科技有限公司 一种硅材料外部补锂的方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105552344B (zh) 一种锂离子电池正极片、锂离子电池及其制备方法
CN101315994B (zh) 一种锂离子二次电池的化成方法
CN101207197B (zh) 锂离子电池正极材料和含有该材料的正极和锂离子电池
CN110178252A (zh) 用于二次电池的负极的预锂化方法
CN101950815B (zh) 一种圆柱型锂离子二次电池化成的方法
CN112582596B (zh) 二次电池及含有该二次电池的电池模组、电池包、装置
CN109546226A (zh) 锂离子电池负极预锂化方法及锂离子电池
CN101640285A (zh) 一种锂离子二次电池的化成方法
CN102394311A (zh) 一种高能量密度的锂离子二次电池
WO2006082719A1 (ja) 正極および非水電解質二次電池
CN107017432A (zh) 非水电解液及锂离子电池
CN106410170B (zh) 复合锂离子电池正极材料及其制备方法与锂离子电池
CN113381072A (zh) 电解液和含有电解液的电池
CN110994029B (zh) 一种用于锂离子电池的含有三苯基膦类添加剂的砜基高电压电解液
CN108550902A (zh) 一种全固态锂离子电池及其原位制备方法
CN113675389B (zh) 一种石墨复合电极材料及其制备方法
CN100453454C (zh) 一种磷酸亚铁锂正极材料的制备方法
CN107644980A (zh) 预嵌锂硬炭材料及其制备方法和应用
CN114203976A (zh) 一种可提高金属锂负极稳定性的混合溶液及制备方法和应用
CN106953073A (zh) 磷酸铁锂正极复合材料及其制备方法
CN106159269B (zh) 一种高电压锂离子电池负极极片的制备方法
CN101820082A (zh) 一种电解液及锂离子二次电池
CN109309228B (zh) 正极活性材料、制备方法、正极和高比能量动力电池
CN107492660A (zh) 正极浆料、正极片及锂离子电池
CN115312856A (zh) 一种锂电池非燃电解液及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190329