[發(fā)明專利]一種向鋰離子電池負(fù)極片補(bǔ)鋰的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210351225.2
• 申請(qǐng)日: 2012-09-20
• 公開（公告）號(hào): CN102916165A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘開富;陳振
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞新能源科技有限公司;寧德新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/139
• 分類號(hào): H01M4/139;H01M4/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種向鋰離子電池負(fù)極片補(bǔ)鋰的方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池由于具有高電壓、高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的優(yōu)勢(shì)，成為應(yīng)用范圍最廣的二次電池之一。但隨著便攜式電子設(shè)備微型化、長(zhǎng)待機(jī)的不斷發(fā)展，以及電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車等大功率、高能量設(shè)備的啟用，都對(duì)作為儲(chǔ)能電源的鋰離子電池的能量密度的提出了越來越高的要求。

對(duì)于負(fù)極片來說，在電池的首次充電過程中都會(huì)由于固體電解質(zhì)膜（SEI膜）的形成而消耗部分鋰，由此而造成正極材料鋰的損失，從而降低了電池的容量，造成首次效率的降低。這在以合金材料（如硅合金和錫合金等）為活性物質(zhì)的負(fù)極片中表現(xiàn)得尤為明顯。

為了減少由于電池在首次充放電過程中的不可逆容量帶來的電池容量的降低，已有一些專利文獻(xiàn)報(bào)道了一些解決方法。例如公開號(hào)為CN1290209C的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)岬綄嚱饘?、?fù)極材料和非水液體混合形成漿料，將漿料涂覆到集流體上，然后干燥漿液，輥壓后灌注電解液，使鋰粉擴(kuò)散進(jìn)入活性材料內(nèi)部。該方法雖然能夠提高首次效率，但由于金屬鋰反應(yīng)活性較高，整個(gè)操作環(huán)境需要在無水的干燥環(huán)境中進(jìn)行，而且要嚴(yán)格控制溫度，導(dǎo)致工序復(fù)雜。另外選擇的非水液體在混合過程中不能和金屬鋰粉反應(yīng)，此類非水液體大多為易燃易爆的液體，比如該專利申請(qǐng)中提到的四氫呋喃，甲苯和烴類溶劑等。而且后續(xù)的涂覆、冷壓和卷繞工藝都必須在干燥環(huán)境下進(jìn)行，對(duì)環(huán)境要求苛刻，負(fù)極片制作成本較高。此外，由于鋰粉較輕，在漿料中很容易上浮，造成添加的困難。

再如申請(qǐng)?zhí)枮镴P1996027910的日本專利申請(qǐng)采用將金屬鋰片覆蓋在負(fù)極片表面，然后卷繞制成電池，然后灌注電解液的方法制備鋰離子電池。該方法雖然也能起到補(bǔ)鋰的作用，然而負(fù)極片能夠吸收的鋰的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于金屬鋰片提供的鋰，因此會(huì)造成嵌鋰的不均勻，并導(dǎo)致極片的變形，而且后續(xù)循環(huán)中也容易出現(xiàn)析鋰。

另外，申請(qǐng)?zhí)枮镴P2005038720的日本專利申請(qǐng)則提到采用真空蒸鍍的方法在負(fù)極片表面蒸發(fā)成一層金屬鋰層，雖然蒸鍍的鋰層的厚度比金屬鋰片要薄，然而該過程中金屬鋰層的厚度較難控制，而且整個(gè)過程必須在真空環(huán)境下，蒸發(fā)效率也較低，后續(xù)極片的轉(zhuǎn)移處理也較復(fù)雜，成本較高。

此外，還可以采用干粉添加的方法向負(fù)極片表面添加鋰粉，但是由于鋰粉在空氣中容易飄浮，會(huì)對(duì)操作人員造成較大的安全隱患。

有鑒于此，確有必要提供一種向鋰離子電池負(fù)極片補(bǔ)鋰方法，該方法采用“濕法補(bǔ)鋰”，能夠有效地避免干法補(bǔ)鋰時(shí)金屬鋰粉在空氣中的漂浮，保證生產(chǎn)安全，而且整個(gè)工序簡(jiǎn)單，成本較低，補(bǔ)鋰的量可以通過噴灑或滴加的有機(jī)鋰溶液的量、噴灑或滴加的時(shí)間或者負(fù)極片在有機(jī)鋰溶液中浸泡的時(shí)間來加以準(zhǔn)確控制，以達(dá)到均勻補(bǔ)鋰的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種向鋰離子電池負(fù)極片補(bǔ)鋰方法，該方法采用“濕法補(bǔ)鋰”，能夠有效地避免干法補(bǔ)鋰時(shí)金屬鋰粉在空氣中的漂浮，保證生產(chǎn)安全，而且整個(gè)工序簡(jiǎn)單，成本較低，補(bǔ)鋰的量可以通過噴灑或滴加的有機(jī)鋰溶液的量、噴灑或滴加的時(shí)間來加以準(zhǔn)確控制，以達(dá)到均勻補(bǔ)鋰的目的，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的補(bǔ)鋰技術(shù)嵌鋰不均勻、不能準(zhǔn)確地定量嵌鋰、對(duì)環(huán)境要求苛刻和制作成本高的不足。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種向鋰離子電池負(fù)極片補(bǔ)鋰的方法，在惰性氣氛中，將有機(jī)鋰溶液噴灑或滴加于負(fù)極片表面，使有機(jī)鋰溶液中的鋰離子被還原成金屬鋰并嵌入負(fù)極片中，然后干燥負(fù)極片。

作為本發(fā)明向鋰離子電池負(fù)極片補(bǔ)鋰的方法的一種改進(jìn)，所述有機(jī)鋰溶液為正丁基鋰的正己烷溶液、叔丁基鋰的正己烷溶液和苯基鋰的正己烷溶液中的至少一種。正丁基鋰、叔丁基鋰和苯基鋰均能夠溶解于正己烷中形成均勻的溶液，便于向負(fù)極片進(jìn)行噴灑或滴加操作。

作為本發(fā)明向鋰離子電池負(fù)極片補(bǔ)鋰的方法的一種改進(jìn)，所述惰性氣氛為氮?dú)鈿夥栈驓鍤鈿夥眨捎诮饘黉嚤旧砭哂休^高的活性，若遇到空氣中的水或二氧化碳等，容易發(fā)生爆炸等安全事故，因此需要在惰性氣氛中操作，以保證生產(chǎn)安全。

作為本發(fā)明向鋰離子電池負(fù)極片補(bǔ)鋰的方法的一種改進(jìn)，所述有機(jī)鋰溶液的制備在惰性氣氛中進(jìn)行，具體操作是將鋰粉溶解于有機(jī)溶劑中，所述有機(jī)溶劑為聯(lián)苯和二甲氧基乙烷中的至少一種，鋰粉溶解于這些溶劑中，其實(shí)也是發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，鋰的價(jià)態(tài)從0變成了+1，形成的是鋰的化合物。