[發明專利]基于負極預補鋰的鋰離子電池制備方法

有效

• 申請號: 201810977416.7
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109346665B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 高回春;張譽;袁中直;劉金成
• 申請（專利權）人: 惠州億緯鋰能股份有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/1391;H01M4/1397;H01M10/0587
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 劉羽

一種基于負極預補鋰的鋰離子電池制備方法，通過將含硅化合物和負極石墨漿料進行混合，得到含硅化合物負極漿料，再涂覆在負極薄膜上，得到負極片；將含鋰化合物和正極漿料進行混合，得到含鋰化合物正極漿料，再涂覆在正極薄膜上，得到正極片；將所述正極片、所述負極片和隔膜層疊進行卷繞，得到電芯，注液封裝后，得到鋰離子電池；然后進行首次充電操作，使得正極片中的鋰離子完全填滿負極片中Si及C的有效和無效空穴。如此，能夠使得負極片中的嵌鋰容量完全填滿，其中含鋰化合物能夠將負極漿料中的無效空穴填滿，正極漿料能夠將負極材料中的有效空穴填滿，從而提高了鋰離子電池的容量，進而提高了鋰離子電池的首次充放電效率。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，特別是涉及一種基于負極預補鋰的鋰離子電池制備方法。

背景技術

鋰離子電池，是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。鋰離子電池已廣泛應用于移動電話、計算機、攝像機、照相機等的電源，并且在電動汽車技術、大型發電廠的儲能電池、UPS電源、醫療儀器電源等領域具有重要作用。隨著電子消費品的日益繁榮，市場對鋰離子電池的需求增長迅猛，同時對鋰離子電池的性能要求越來越高，長循環壽命、高能量密度、穩定性好等。

鋰離子電池的性能主要取決于正負極材料選擇、設計配比以及其和電解液等的兼容性。常規設計中，電池負極石墨都會有一定的過量，一般負極容量/正極容量≥1.08，甚至大于1.12，以保證活性鋰的嵌入和脫出有足夠的位置，避免金屬鋰的析出，從而保證電池的安全性和循環壽命。正負極與電解液的匹配，尤其是負極與電解液能否形成穩定的固體電解質中間相膜直接影響到電池的容量發揮和壽命。石墨負極表面在充電過程中會形成一層SEI膜，在成膜時需要消耗一定量的活性鋰，石墨的首次效率一般在90％～95％，成膜需要消耗負極容量的5％～11％的鋰。目前鋰離子電池在能量密度上到了局部的極限，難以提升，需要新型的高克比容量的正負極材料的出現。

硅負極是提高鋰離子電池能量密度研究較多的材料，相比于常規石墨負極，硅負極克比容量能達到4200mAh/g，但首次效率不高，目前添加約10％的硅的硅碳材料的克比容量雖然能達到約500mAh/g，但全電池首次效率不到85％，在很大程度上限制了硅材料對鋰離子電池能量密度的提升。

因此，預補鋰技術油然而生，其主要原理是通過某些方法在硅負極表面增加鋰金屬，以達到補充在嵌入硅負極無法遷出的鋰，從而達到提升硅材料首次效率的目的。然而弊端非常明顯，鋰金屬是活潑材料，對空氣中水分的含量要求非常高，因此，采用這種預補鋰的方法勢必要全面整改目前的生產線，投入成本巨大。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種提高正極鋰離子數量，使其大于或等于負極材料的嵌鋰空穴數量，從而使得鋰離子電池的容量增大，進而提高鋰離子電池的首次充電效率的基于負極預補鋰的鋰離子電池制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種基于負極預補鋰的鋰離子電池制備方法，包括以下步驟：

將含硅化合物和負極石墨漿料進行混合，得到含硅化合物負極漿料；

將含硅化合物負極漿料涂覆在負極薄膜上，得到負極片；

將含鋰化合物和正極漿料進行混合，得到含鋰化合物正極漿料；

將含鋰化合物正極漿料涂覆在正極薄膜上，得到正極片；

將所述正極片、所述負極片和隔膜層疊進行卷繞，得到電芯，注液封裝后，得到鋰離子電池；

對所述鋰離子電池進行首次充電操作，以使所述正極片中的所述含鋰化合物中的鋰離子填滿所述負極片中的所述含硅化合物的Si的無效空穴以及所述負極石墨漿料中的C的無效空穴，并使所述正極片中的所述正極漿料的鋰離子填滿所述負極片中的含硅化合物的Si的有效空穴以及所述負極石墨漿料中的C的有效空穴。