[發(fā)明專利]一種三電極可修復(fù)鋰離子電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010781610.5
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN112103554A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫全;司曉影;程傳捷;肖瑩;徐斌
• 申請（專利權(quán)）人: 雙登集團(tuán)股份有限公司;江蘇雙登富朗特新能源有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/42;H01M10/44
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 孫峰

本發(fā)明公開了一種三電極可修復(fù)鋰離子電池，即在鋰離子電池制作過程中植入了第三極，達(dá)到可持續(xù)補(bǔ)充鋰離子電池在循環(huán)過程中損失的活性鋰的效果。本發(fā)明采用的第三極鋰金屬容量為電池正極活性物質(zhì)總量的10?30%，修復(fù)時使用放電機(jī)在電池空電狀態(tài)下做容量恢復(fù)，放電電流為0.01C?0.1C，通過設(shè)置放電電流和設(shè)置放電時間來精確控制恢復(fù)的容量的效果。較一次性補(bǔ)鋰方案，本發(fā)明最大的優(yōu)勢在于電池使用后在不需要拆解情況下可以做容量的修復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池自上個世紀(jì)九十年代問世以來，已經(jīng)發(fā)展了30年。鋰離子電池具有能量密度大、工作電壓高、工作溫度范圍寬、循環(huán)壽命長、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，以及免維護(hù)和無記憶效應(yīng)等特點(diǎn)。近年來，鋰離子電池已廣泛用于數(shù)碼、電動汽車、儲能以及軍事等領(lǐng)域。鋰離子電池在使用的過程中，容量會逐步衰減，因?yàn)樵阡囯x子電池的內(nèi)部，除了正常的鋰離子嵌入和脫嵌正負(fù)極的反應(yīng)，還會存在很多副反應(yīng)，例如SEI膜的生成和生長，電解液分解，粘結(jié)劑分解，正負(fù)極活性物質(zhì)破裂等等因素，都會造成鋰離子電池的容量下降。雖然造成鋰離子電池衰減的因素很多，但最主要的原因還是活性鋰的損失，活性鋰來源于正極，數(shù)量有限。在使用過程中隨著SEI膜的生成、破壞，負(fù)極析鋰等都會消耗僅有的Li資源。

在專利號為201910418237.4的專利中，公開了一種鋰離子電池預(yù)鋰化的方法，其是在惰性氣氛條件下，將裸電芯置于電解液中，在兩側(cè)分別放置鋰金屬條，用電源正極與裸電芯的負(fù)極連接，電源負(fù)極與鋰金屬條連接，通過對負(fù)極充電實(shí)現(xiàn)預(yù)鋰化，最后將裸電芯從電解液中取出封裝。這種敞開的是補(bǔ)鋰方法，對環(huán)境的要求極高，無法規(guī)模生產(chǎn)，同時無法做到在使用過程中持續(xù)補(bǔ)鋰。在專利號為201811607641.8的專利中，同樣公開了一種鋰離子電池預(yù)鋰化方法，先制備含鋰粉的漿料，再將漿料通過涂覆的方法直接涂覆在鋰離子電池的負(fù)極片表面得到表層富鋰離的鋰離子電池負(fù)極片，與正極組裝制作鋰離子電池。此方案與目前公開的專利一樣，基本都是一次性的補(bǔ)鋰，提高電池的首次充放電效率，對于使用過程中活性鋰的消耗無法做到持續(xù)補(bǔ)充，存在嚴(yán)重不足。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服鋰離子電池在循環(huán)使用過程中活性鋰離子損失得不到補(bǔ)充問題問題，本發(fā)明提供一種三電極可修復(fù)鋰離子電池，具有制備工藝簡單、易操作、適合大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢，同時可以顯著提高鋰離子電池的首次充放電效率以及延長電池的使用壽命。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種三電極可修復(fù)鋰離子電池，包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液、外殼，其特征在于還包括第三極，所述第三極的活性物質(zhì)為鋰金屬，所述鋰金屬容量為電池正極活性物質(zhì)總?cè)萘康?0-30%。

較佳的，所述正極所用的集流體為多孔鋁箔，負(fù)極所用的集流體為多孔銅箔，采用多孔正負(fù)極集流體，以便于鋰離子自由穿梭于電極之間。

較佳的，所述正極、負(fù)極與所述隔膜裝配成極群后，使用鋰金屬箔卷繞包裹極群，或用鋰金屬板貼在極群兩側(cè)，鋰金屬電極用鎳或銅做輸出端子作為第三極。

較佳的，在三電極可修復(fù)鋰離子電池在空電狀態(tài)做容量恢復(fù)，其恢復(fù)步驟如下：將放電機(jī)的正極接電池的負(fù)極，放電機(jī)的負(fù)極接電池的第三極，該電池的恢復(fù)方法在電池使用后在不需要拆解情況下就可以做容量的修復(fù)。

較佳的，所述三電極可修復(fù)鋰離子電池在空電狀態(tài)下做容量恢復(fù)步驟中，放電電流為0.01C-0.1C，達(dá)到通過設(shè)置放電電流0.01C-0.1C和設(shè)置放電時間來精確控制恢復(fù)的容量的效果。

較佳的，在三電極可修復(fù)鋰離子電池首次充放電前做負(fù)極預(yù)鋰化處理，其步驟如下：將放電機(jī)的正極接電池的負(fù)極，放電機(jī)的負(fù)極接電池的第三極，達(dá)到負(fù)極預(yù)鋰化的效果，提高電池首次充放電效率。