[發明專利]雙脈沖激勵構筑鋰離子電池電解質界面膜的方法

在審

• 申請號: 201910068596.1
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109755682A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 李達;李維;潘慶瑞;宋華杰;陳輝
• 申請（專利權）人: 深圳市比克動力電池有限公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 王瑋

本發明公開了一種雙脈沖激勵構筑鋰離子電池電解質界面膜的方法，采用雙脈沖激勵，在設定的溫度、磁場、電磁波和粒子流的條件下，直接對鋰離子電池、電極或者獨立的電解質界面膜進行通電操作，調節鋰離子電池的荷電狀態，將鋰離子電池充電至滿電狀態，然后再將其放電至空電狀態，通過充放電的重復操作，構筑成分、厚度、結構均勻，一致性高并且過程可控的電解質界面膜。通過構筑上述電解質界面膜，進一步提高鋰離子電池的綜合性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術研究領域，具體涉及一種利用雙脈沖激勵構筑鋰離子電池電解質界面膜的方法。

背景技術

鋰離子電池在生產過程中包括預充和老化工藝。傳統的預充工藝一般指在不同的溫度環境下，將注完電解液并放置一段時間后的電池以低倍率進行恒流充電和放電，最終將電池穩定在一定的電量下，送往老化工藝。詳細地，預充工藝電池充電和放電過程中，在電池電極和電解質接觸的界面處，電解液部分組分會發生電化學驅動的還原反應和氧化反應，反應產物會在電極表面初步形成電極電解質界面，即一種電極保護膜。傳統的老化工藝指在不同溫度環境下，將經過預充工藝的電池長時間放置。詳細地，老化工藝電池放置過程中，電極和電解質在接觸界面處發生緩慢的非電化學驅動型還原反應和氧化反應。相似地，反應產物會進一步形成電極電解質界面，進一步發展和完善電極保護膜。在上述電極保護膜的生成、發展和完善過程中，伴隨著氣體產物的生成、活性鋰作用于膜生成的損失，以及電極材料中活性鋰位點的不可逆損失。

經過預充和老化工藝后的鋰離子電池，完成了電極電解質界面的構筑，即電極保護膜的構筑，以及電極材料可逆活性位點的穩定化。這種電極電解質界面可以阻止電解質組分的進一步分解、減少氣體產物的生成、減少活性鋰作用于膜生成的損失、以及減少電極材料中活性鋰位點的不可逆損失。同時這種膜是一種離子導通膜，鋰離子可以自由通過。所以，這種電極電解質界面的構筑可以提高鋰離子電池的循環性能、使用壽命、倍率性能、高溫耐受性能，以及安全性能。

然而，傳統預充工藝運用低倍率的恒流充放電工藝，不僅時間長，充放電耗能高，同時，這種低倍率恒流充放電會使得電極表面長期處于離子擴散控制階段，電流密度集中于鋰離子濃度優勢位點、材料表面高反應活性優勢位點、電導率優勢位點以及界面膜生長邊緣優勢位點，所以電極電解質界面膜會在優勢位點集中生長，優勢位點的界面膜會比弱勢位點的界面膜更厚，優勢分解產物在優勢位點的比重更大。同樣的，對于老化工藝，不僅時間長，溫室耗能高，而且界面膜和優勢產物依然會在自反應優勢位點繼續增厚，比重增大。因此，傳統工藝構筑的電解質界面膜分布不均勻、成分不統一、厚度差別大、結構差異大，即傳統工藝下，電解質界面膜的生成和發展是一個不可控的過程，繼而對電池性能的影響也不可控。同時，界面膜生長的差異會導致電極保護的差異，即界面膜對正負電極的保護程度會存在差異；傳統工藝中伴隨的產氣量大，活性鋰損失多，電極材料活性鋰位點損失多。因此，傳統的預充老化工藝對電池綜合性能的提高存在較大的局限性。

綜上所述，如果能找到合適的方法構筑電解質界面膜，降低電解質界面膜生長的差異性、減少產氣量、減少活性鋰的損失、減少活性鋰位點的損失，使得電解質界面膜的生產成為一個可控的過程，這對于進一步提高鋰離子電池的綜合性能具有重要意義。

發明內容

為了解決所述現有技術的不足，本發明提供了一種雙脈沖激勵構筑鋰離子電池電解質界面膜的方法，采用雙脈沖激勵，在設定的溫度、磁場、電磁波和粒子流的條件下，直接對鋰離子電池、電極或者獨立的電解質界面膜進行通電操作，調節鋰離子電池的荷電狀態，將鋰離子電池充電至滿電狀態，然后再將其放電至空電狀態，通過充放電的重復操作，構筑成分、厚度、結構均勻，一致性高并且過程可控的電解質界面膜。通過構筑上述電解質界面膜，進一步提高鋰離子電池的綜合性能。

本發明所要達到的技術效果通過以下方案實現：

發明提供了一種雙脈沖激勵構筑鋰離子電池電解質界面膜的方法，其特征在于，包括如下步驟：