[發(fā)明專利]一種鋰離子電池電極的預(yù)處理方法

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• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN109411702A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玉璽
• 申請（專利權(quán)）人: 福建冠城瑞閩新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/1391;H01M10/0525
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池電極的預(yù)處理方法，包括：S1：在電極預(yù)處理槽中配置含電解質(zhì)鋰鹽的溶液，鋰離子電池電極以設(shè)定速度通過所述電極預(yù)處理槽中；S2：在鋰離子電池電極和惰性電極之間施加電流，并控制電流大小、反應(yīng)溫度和電極速度；S3：取出鋰離子電池電極，并在50℃~250℃下烘干。通過上述方式，本發(fā)明能夠去除鋰離子電池電極中首次不可逆鋰離子，可以大幅度提高電極的首次庫倫效率，降低對電極用量，提升鋰離子電池的能量密度、降低原材料成本。此發(fā)明預(yù)處理過程工藝簡單、不需要惰性氣氛保護(hù)，易于批量化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋰離子電池電極的預(yù)處理方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池是一種新型的化學(xué)電源，正負(fù)極分別采用兩種能可逆地嵌入和脫出鋰離子的電極活性材料作為正負(fù)極而構(gòu)成，電解液提供鋰離子的傳導(dǎo)通道。當(dāng)電池充電時，鋰離子從鋰離子電池正極中脫嵌出來，并在負(fù)極中嵌入；放電時鋰離子從負(fù)極活性物質(zhì)中脫嵌，同時在正極中嵌入。由于鋰離子電池具有高能量密度、高電壓、無污染，循環(huán)壽命高、無記憶效應(yīng)等諸多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在筆記本電腦、手機和其他便攜式電器中。目前，智能手機、便攜式電器對續(xù)航能力的要求的不斷提升，對鋰離子電池的能量密度也提出了更高的要求。

鎳鈷錳三元材料、鎳酸鋰具有較高的能量密度，已經(jīng)作為鋰離子電池正極活性材料在鋰離子電池中得到廣泛應(yīng)用，富鋰錳基電極材料也有望成為下一代高能量密度正極活性材料。但該類材料首次效率偏低，即在首次充電過程中，很大一部分脫出的鋰離子在放電過程中不能可逆的重新嵌入，導(dǎo)致材料首次不可逆容量偏大，庫倫效率低，因此需要額外增加匹配負(fù)極活性物質(zhì)用量，用于嵌入電極脫出不可逆鋰離子，防止鋰離子在負(fù)極表面析出。電極材料的庫倫效率越低，需要額外的負(fù)極材料越多，引起電池能量密度降低越多。

針對這一問題，為了改善電極材料首次庫倫效率，提升電池的能量密度，研究人員從不同方面出發(fā)改善電極活性材料的首次效率。萬向A一二三系統(tǒng)有限公司專利106058168A通過在電極活性物質(zhì)中添加納米氟化鋰來改變正極的首次庫倫效率；合肥國軒高科動力能源有限公司105845894 A用金屬鋰片作為對電極對負(fù)電極進(jìn)行于鋰化，提高負(fù)極材料的首次效率；天津巴莫科技股份有限公司專利104538591 A采用金屬鋰對負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化。

上述方案中，專利106058168 A僅能降低電極首次庫倫效率，不能提高正極的庫倫效率，并且引入氟離子雜質(zhì)，對電池的壽命有一定副作用。其它專利中采用金屬理進(jìn)行負(fù)極預(yù)鋰化，但金屬理非常活潑，很容易與空氣中的氧氣和氮氣反應(yīng)，整個操作過程需要惰性氣體保護(hù)，工藝復(fù)雜，不易于工業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有鋰離子技術(shù)中部分電極材料首次庫倫效率偏低，負(fù)極首次庫倫效率偏高，正負(fù)極首次庫倫效率匹配性差的問題，提供一種鋰離子電池電極的預(yù)處理方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：提供一種鋰離子電池電極的預(yù)處理方法，至少包括如下步驟：

S1：配置含電解質(zhì)鋰鹽的溶液，并加入到電極預(yù)處理槽中，鋰離子電池電極以設(shè)定速度通過所述電極預(yù)處理槽中；

S2：在鋰離子電池電極和惰性電極之間施加電流，并控制電流倍率在0.5C~2C之間，反應(yīng)溫度在20-60℃之間，及電極速度為0.1~10m/s；

S3：從所述電極預(yù)處理槽中取出鋰離子電池電極，并在50℃~250℃下烘干。

其中，所述鋰離子電池電極是由碳素類導(dǎo)電劑、電極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑在N~甲基吡咯烷酮中混合均勻后，涂覆在集流體上制成的。

其中，所述電極活性物質(zhì)為鎳鈷錳三元材料及改性物、鎳酸鋰及改性物、富鋰錳基固溶體及改性物、鈷酸鋰及鈷酸鋰的改性物及磷酸鐵鋰中的一種，且所述活性物質(zhì)的粒度為0.03μm~200μm。

其中，所述集流體由厚度2~30μm的鋁箔制成。