[發明專利]一種表征SEI膜生成平臺出現原因的化學方法

有效

• 申請號: 201910317262.3
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110108660B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 代娟;袁雪芹;吳浩;李麗娟;邵素霞;王蓉蓉;吳歡歡;姚丹
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563;G01N23/2273;G01N25/20;G01N27/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 汪貴艷

本發明公開了一種表征SEI膜生成平臺出現原因的化學方法，包括以下步驟：采用單面涂布的負極極片、鋰銅復合帶和電解液組裝成負極疊片電池；將所述負極疊片電池經過化成、循環，采用不同的成分進行清洗后，再化成，通過收集各個過程中的負極粉料，分別進行紅外、DSC和XPS表征來表征SEI膜的形成、溶解與穩定的過程，從而探究SEI膜生成平臺出現的原因。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池檢測表征領域，具體涉及一種表征SEI膜生成平臺出現原因的化學方法。

背景技術

固體電解質膜(SEI膜)是一種高度鈍化的膜，它可以保護溶劑分子共嵌入石墨顆粒。理想情況下，只有Li離子可以滲透SEI膜。SEI膜的形成過程一般是在鋰離子首次嵌入負極時在石墨電極表面形成，該電壓平臺一般在0.7～1.2V范圍內，一般認為對應著SEI膜的形成；在隨后的充放電過程中，有三個電壓平臺，對應著不同的相轉變，即不同的嵌鋰狀態。

不同的光譜技術已經被用于識別主要的SEI膜的形成成分，如不同的鹽和溶劑。對于鋰鹽是LiPF₆的電解液，主要的不可溶解的SEI膜成分是Li₂CO₃、烷基碳酸鋰、烷基氧化鋰和其他LiF等。在SEI膜生成過程中，其平臺出現的原因依然是不確定的。

在申請人之前的研究中利用負極半電池體系，采用電化學方法將電池過充至較高電壓以期達到分解SEI膜的效果，同時結合紅外譜圖發現與SEI膜相關成分的峰強有所減弱但未完全消失，且再次化成后無SEI膜生成平臺再現，表明電化學法方法可以破壞部分SEI膜成份，但不徹底，且仍然未能確定與SEI生成平臺有關的成份。

因此，開發一種表征SEI膜平臺出現原因的化學方法是極其必要的。

發明內容

基于此，本發明提供一種表征SEI膜生成平臺出現原因的化學方法，通過對化成、循環形成SEI膜后，對SEI膜進行破壞，然后再次化成，表征SEI膜的形成、溶解與穩定的過程，從而分析SEI膜生成平臺出現的原因。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種表征SEI膜生成平臺出現原因的化學方法，包括以下步驟：

S1、采用單面涂布的負極極片、鋰銅復合帶和電解液組裝成負極疊片電池；

S2、將所述負極疊片電池經過化成、循環，然后將所述負極疊片電池分成三組，分別記為A組、B組、C組；

S3、將A組電池拆解后收集負極粉料備用；

將B組電池拆解后注入DMC(碳酸二甲酯)浸泡后，倒出浸泡液風干，然后將B組電池分成B1組和B2組兩組，將B1組電池取出負極收集粉料備用；將B2組電池重新注入所述電解液后封裝靜置至少4h；本發明中將B組電池選擇DMC進行浸泡清洗，是由于DMC可以溶解SEI膜中的有機成份同時清除殘余電解液，且毒性較小，可單獨作為清洗溶劑，故本發明中首選DMC，浸泡時間優選為1h。此外，B2組電池重新注入上述電解液封裝后靜置至少4h，從而使電池中的電解液達到充分浸潤狀態。

將C組電池拆解后注入去離子水浸泡約1h后，倒出去離子水后烘干，然后將C組電池分成C1組和C2組兩組，將C1組電池取出負極收集粉料備用；將C2組電池收集粉料重新合漿涂布制成極片，組裝成疊片半電池后靜置至少4h；

S4、將經過步驟S3處理后的B2組電池和C2組電池分別再次經過步驟S2中所述的化成后，分別拆解后收集負極粉料備用；

S5、將經過步驟S3處理的A組電池、B1組電池和C1組電池，經過S4步驟處理的B2組電池和C2組電池，五組電池中收集到的負極粉料均各自分成三份，分別制備紅外、DSC和XPS樣品測試，基于紅外檢測結果判斷SEI膜是否被破壞，基于DSC檢測結果判斷SEI膜是否可以修復及修復能力，基于XPS檢測結果判斷SEI膜生成平臺出現的原因；