[發(fā)明專利]鋰離子電池陽極SEI膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210095179.4
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102610774A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 游從輝;李白清;徐延杰;楊玉潔;江輝;方宏新;張柏清
• 申請（專利權(quán)）人: 寧德新能源科技有限公司;東莞新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M4/139;H01M10/058
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 王基才

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其是一種鋰離子電池陽極的多層SEI膜（Solid?Electrolyte?Interface的簡稱，譯為固體電解質(zhì)界面膜）及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為新能源領(lǐng)域最具代表性的儲能器件，在移動電子產(chǎn)品供電中占據(jù)著不可取代的位置。而隨著現(xiàn)代移動電子產(chǎn)品功能的逐漸增加，其耗電量也在迅速加大，與此同時，其自身體積又在朝著更小的方向發(fā)展，因此高能量密度電池已經(jīng)成為現(xiàn)代移動電源的發(fā)展趨勢。

現(xiàn)有提高電池能量密度的方法主要有：開發(fā)高性能的陰陽極活性材料、提高陰陽極活性材料在配方中所占比例、采用更薄的輔助材料(如Cu箔、Al箔、隔離膜以及包裝箔)、改進卷繞以及封裝工藝以便提高電池的體積利用率、改進電池生產(chǎn)工藝使得電芯的電化學(xué)性能充分發(fā)揮等。

Hitoshi?Otad等[TPD-GC/MS?analysis?of?the?solid?electrolyte?interface?(SEI)?on?a?graphite?anode?in?the?propylene?carbonate/ethylene?sulfite?electrolyte?system?for?lithium?batteries.?Journal?of?Power?Source?97-98(2001)107-113.]研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)采用大電流密度(1.6mA/cm2)化成時，形成的SEI膜中無機成份比例較高；當(dāng)采用小電流密度(0.008mA/cm2)化成時，形成的SEI膜中有機成份比例較高。A.?M.?Andersson等[Chemical?Composition?and?Morphology?of?the?Elevated?Temperature?SEI?on?Graphite.?Journal?of?The?Electrochemical?Society,?148(10)?A1100-A1109?(2001)]研究發(fā)現(xiàn)：將LiPF6作為電解液溶質(zhì)的電芯，做完化成后進行高溫存儲(60℃)時，其SEI膜中的無機成分會大量增加，而有機成分會相應(yīng)減小，即在熱處理過程中，SEI膜中的有機鋰鹽會自發(fā)的向無機鋰鹽轉(zhuǎn)化。上述現(xiàn)象會導(dǎo)致實現(xiàn)化成過程中消耗的不可逆容量較大，電芯首次效率、可逆容量以及能量密度的降低。

有鑒于此，確有必要開發(fā)一種有利于提高電芯能量密度的鋰離子電池陽極SEI膜及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種有利于提高電芯能量密度的鋰離子電池陽極SEI膜及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，發(fā)明人經(jīng)潛心研究，發(fā)現(xiàn)利用多次化成制成多層陽極SEI膜的方法，可以制得厚度更小的有機鋰成份比例較高的SEI膜，這能使化成過程中消耗更少的不可逆容量，最終達到提高電芯首次效率、增加電芯可逆容量以及提升電芯能量密度的目的。而且，此方法工藝簡單、易于操作，所制得的SEI膜的各膜層結(jié)構(gòu)、厚度均可任意調(diào)節(jié)。

據(jù)此，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池陽極SEI膜制備方法，其包括以下步驟：

制備待化成電芯：將陰極片、陽極片以及隔離膜卷繞或者疊片組裝成裸電芯，之后裝入包裝外殼中，烘烤后注入電解液，靜置使得極片被電解液充分浸潤；

制備無機物成分高的第一層SEI膜：將上述電解液浸潤充分的電芯置于化成機中化成，化成溫度T1為15-115℃，化成電流I1為0.01C-1C(“C”為電芯理論容量)，化成截止電位V1為2.8-5.2伏；之后取出電芯，對其施加0-10.0MPa表面壓強P1，然后置于35-115℃的溫度t1下烘烤5min-20h時長a1，取出電芯置于室溫下冷卻，得到一層無機物成分高于有機物成分的SEI膜；