[發明專利]一種用于鋰二次電池的補鋰漿料及鋰二次電池的制備方法

在審

• 申請號: 201810828004.7
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN110767880A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 魏冠杰;史哲忠;布萊恩·托馬斯·米本
• 申請（專利權）人: 微宏動力系統(湖州)有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種用于鋰二次電池的補鋰漿料，包括：含鋰化合物、導電劑、粘合劑和有機溶劑，所述粘合劑為可溶于非水電解質溶液的粘合劑。本發明所得的鋰二次電池在保證電池的循環性能不變，顯著的提高了鋰二次電池的能量密度。

技術領域

本發明涉屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種向鋰離子電池正極極片或隔膜補鋰的方法。

背景技術

采用非水電解質的鋰二次電池具有比能量高、環境污染小等優點。自從1990年日本索尼公司率先推出商用的鋰二次電池以來，鋰二次電池在移動電話、便攜式電腦、攝像機等電子消費產品中獲得廣泛的應用。隨著智能手機、筆記本電腦等電子產品技術的不斷發展，對鋰二次電池的能量密度要求越來越高。

非水電解質鋰二次電池在首次充放電過程中，由于形成了固體電解質(SEI)膜，該過程會消耗部分可逆的鋰離子，造成有效鋰離子數量的降低，直接導致電池的容量損失，從而降低了電池的能量密度。以石墨體系碳材料為負極的鋰二次電池，由負極造成的容量損失率在10％左右；以硅材料、硅氧材料、硅合金材料為負極的鋰二次電池，首次充放電效率更低，由負極造成的容量損失率更高，對于整個電池的容量而言，影響更為明顯。因此，需要借助補鋰工藝，補充首次嵌鋰過程中不可逆的容量損失。

目前，補鋰工藝主要分為兩大類：1)負極補鋰工藝；2)正極補鋰工藝，其中負極補鋰工藝是我們最為常見的補鋰方法，例如鋰粉補鋰和鋰箔補鋰，都是目前各大廠商正在重點發展的補鋰工藝。鋰粉補鋰工藝通過噴灑和勻漿加入等工藝將適量的鋰粉加入到負極之中。鋰箔補鋰也是近年來新興的補鋰工藝，將金屬鋰箔碾壓致數微米的厚度，然后與負極復合、碾壓。電池在注液后這些金屬鋰迅速與負極反應，嵌入到負極材料之中，從而提升材料的首次效率。但是，這些方法都不得不面對一個問題—“金屬鋰的安全性問題”。金屬鋰是高反應活性的堿金屬，能夠與水劇烈反應，使得金屬鋰對環境的要求十分高，這就使得這兩種負極補鋰工藝都要投入巨資對生產線進行改造，采購昂貴的補鋰設備，同時為了保證補鋰效果，還需對現有的生產工藝進行調整。

相比于高難度、高投入的負極補鋰工藝，正極補鋰更容易實現，典型的正極補鋰的工藝是在正極勻漿的過程中，向其中添加少量的高容量正極材料，在充電的過程中，多余的Li元素從這些高容量正極材料脫出，嵌入到負極中補充首次充放電的不可逆容量。正極補鋰工藝最大的優勢是工藝簡單，不需要對現有的鋰離子電池生產工藝進行改變，不需要昂貴的補鋰設備，更為重要的是正極補鋰工藝的安全性非常好。但是，正極補鋰過程中可能會導致正極中活性物質的比例下降，并且這些補鋰后的產物是沒有活性，因此影響了鋰離子電池能量密度的進一步提高。

發明內容

發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種安全性高、成本低、既能夠補充首次嵌鋰過程中不可逆的容量損失又不會導致正極的活性物質比例下降的補鋰方法，進而提高非水電解質鋰二次電池的能量密度。

為了實現以上目的，本發明提供了一種鋰二次電池的補鋰漿料，包括：含鋰化合物、導電劑、粘合劑和有機溶劑，所述粘合劑可以溶于非水電解質溶液中。

本發明的補鋰漿料中，所述粘合劑與非水電解質中的碳酸酯類溶劑有較好的相溶性，在非水電解質的浸潤下可緩慢溶解于非水電解質。作為一種實施方式，所述粘合劑為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚環氧乙烷(PEO)及聚氯乙烯(PVC)中至少一種。

補鋰漿料中粘合劑的含量以能夠使含鋰化合物和導電劑附著在正極極片(或隔膜)表面又不會使電解液粘度變大為宜。作為一種實施方式，以含鋰化合物、導電劑和粘合劑的總量為基準，所述粘合劑的質量百分含量為2～20％。作為一種實施方式，以含鋰化合物、導電劑和粘合劑的總量為基準，所述粘合劑的質量百分含量為5～10％。