[發(fā)明專利]一種鋰離子電池原位預(yù)鋰化的方法及鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811566396.0
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109671999B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武兆輝;邵澤超;王建濤;武佳雄;馬磊磊;李翔;龐靜;盧世剛
• 申請（專利權(quán)）人: 國聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M4/38;H01M10/0525
• 代理公司: 北京北新智誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青

1.一種鋰離子電池原位預(yù)鋰化的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)將硅基負(fù)極材料與正極材料匹配，組裝成鋰離子電池，其中硅基負(fù)極材料的嵌鋰容量為N1，脫鋰容量為N2；正極材料充電容量為P1，放電容量為P2，硅基負(fù)極材料在其嵌脫鋰電壓范圍內(nèi)的首次庫倫效率N2/N1大于正極材料在其充放電電壓范圍內(nèi)的首次庫倫效率P2/P1，且滿足：N1/P1N2/P2，N2/P2的值為1.02～1.20，N1/P1的值為0.85～1.05；

(2)將鋰離子電池進(jìn)行分階段活化，第一階段：充電至容量不高于N1/P1×100％SOC₁，放電至不低于電池設(shè)計(jì)電壓范圍的下限電壓，其中100％SOC₁代表在設(shè)計(jì)電壓范圍內(nèi)，首周充電至滿電態(tài)的容量；第二階段：充電至容量不高于100％SOC₂，放電至不低于電池設(shè)計(jì)電壓范圍的下限電壓，其中100％SOC₂代表電池在設(shè)計(jì)電壓范圍內(nèi)的放電容量；所述第二階段包括四個(gè)子階段：a)充電至容量不高于90％SOC₂，放電至不低于電池設(shè)計(jì)電壓范圍的下限電壓，活化5～15周，b)充電至容量不高于95％SOC₂，放電至不低于電池設(shè)計(jì)電壓范圍的下限電壓，活化5～15周，c)充電至不高于電池設(shè)計(jì)電壓范圍的上限電壓，放電至不低于電池設(shè)計(jì)電壓范圍的下限電壓，活化1～3周；d)充電至20～80％SOC₂，活化結(jié)束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池原位預(yù)鋰化的方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，所述硅基負(fù)極材料的嵌脫鋰電壓范圍為5mV～2.0V，正極材料充放電電壓范圍為2.0V～5.0V；所述N2/P2的值為1.05～1.15，N1/P1的值為0.90～1.00。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池原位預(yù)鋰化的方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，充放電電流為0.01C-0.5C，施加0.01MPa-3.0MPa的壓力，整個(gè)過程保持溫度在20-60℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池原位預(yù)鋰化的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的設(shè)計(jì)電壓范圍為1.8V～5.0V。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池原位預(yù)鋰化的方法，其特征在于，所述硅基負(fù)極材料為硅碳復(fù)合材料、硅氧碳材料和硅合金材料中的至少一種；在所述硅碳復(fù)合材料或硅合金材料中，活性硅的質(zhì)量占比為3wt％～30wt％，對應(yīng)的比容量為400mAh/g～1300mAh/g；在所述硅氧碳材料中活性SiOx的質(zhì)量占比為5wt％～50wt％，其中0.8x1.2，對應(yīng)的比能量為400mAh/g～1000mAh/g。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池原位預(yù)鋰化的方法，其特征在于，所述正極材料為錳酸鋰、鈷酸鋰、鋰錳鎳氧化物、鎳鈷鋁酸鋰、鎳鈷錳鋰、富鋰錳基材料中的一種或幾種的混合物。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池原位預(yù)鋰化的方法，其特征在于，所述正極材料為富鋰錳基正極材料或包含富鋰錳基的正極材料，所述富鋰錳基正極材料通式為xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，其中0x1，M為鎳、鈷、錳、鐵、硼、鋁、釩中的一種或多種。

8.一種鋰離子電池，其特征在于，包含采用權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法原位預(yù)鋰化的硅基負(fù)極。