[發明專利]一種鋰離子電池負極電極片的制備方法

有效

• 申請號: 202011532571.1
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112652732B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 曹余良;劉興偉;艾新平;楊漢西
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;劉洋

本發明公開了一種鋰離子電池負極電極片的制備方法，包括以下步驟：在鋰離子電池負極材料制備過程中加入難溶鹽SEI添加劑，涂布烘干，得到負極活性材料表面包覆有難溶鹽SEI添加劑的鋰離子電池負極電極片；在鋰離子電池充放電過程中，難溶鹽SEI添加劑在負極活性材料表面發生還原分解，在固相反應中原位生成致密且導離子的SEI。本發明鋰離子電池負極電極片的制備方法，大大擴充了SEI添加劑的選擇面，并且操作簡單，易于批量生產。通過在電極表面現場固相轉化的機制生成SEI膜，具有良好的致密性以及可調控性，能夠實現多種有機電解液與鋰離子電池負極的兼容應用。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池負極電極片的制備方法。

背景技術

SEI膜，即固態電解質膜(Solid-state electrolyte interface)，處于電極/電解液界面，其不但能夠傳導鋰離子，還可以阻擋電解液溶劑分子與電極的接觸，防止溶劑分子在電極界面持續分解產氣，是實現有機電解液與鋰離子電池商品化石墨和硅基負極兼容的根本原因。

然而，目前的鋰離子電池電解液有機溶劑中，僅有碳酸乙烯酯(EC)能夠形成致密且有效的SEI膜，因此EC成為了電解液中不可缺少的一部分。但是EC不耐高壓和高熔點的性質已經成為了鋰離子電池發展的瓶頸。使更多的電解液溶劑能夠與鋰離子電池負極兼容，提高電解液溶劑選擇的多樣性有利于鋰離子電池向高電壓、高能量密度和優異低溫性能方向發展。

發明內容

本發明目的在于克服無EC電解液與鋰離子電池負極的不兼容性，以及難溶鹽添加劑在有機電解液中的溶解度低的問題，提供了一種鋰離子電池負極電極片的制備方法，實現鋰離子電池負極在無EC電解液中的可逆充放電。

為達到上述目的，采用技術方案如下：

一種鋰離子電池負極電極片的制備方法，包括以下步驟：

(1)在鋰離子電池負極材料制備過程中加入難溶鹽SEI添加劑，涂布烘干，得到負極活性材料表面包覆有難溶鹽SEI添加劑的鋰離子電池負極電極片；

(2)在鋰離子電池充放電過程中，難溶鹽SEI添加劑在負極活性材料表面發生還原分解，在固相反應中原位生成致密且導離子的SEI。

按上述方案，步驟1中難溶鹽SEI添加劑對負極活性材料的包覆按以下方式進行：

將難溶鹽SEI添加劑的水溶液與負極活性材料攪拌混合，蒸干水后完成包覆，隨后進行勻漿、涂布烘干的工藝。

按上述方案，步驟1中難溶鹽SEI添加劑對負極活性材料的包覆按以下方式進行：

在勻漿過程以水作為溶劑，其中加入并溶解難溶鹽SEI添加劑，涂布烘干后完成包覆。

按上述方案，所述難溶鹽SEI添加劑為硝酸鋰、硝酸鈉、硝酸鉀、亞硝酸鋰、亞硝酸鈉、亞硝酸鉀、亞硫酸鋰、硫酸鋰、二草酸硼酸銀、二草酸硼酸銅中的一種或混合。所述難溶鹽均難溶于有機溶劑中，但是易溶于水中。

按上述方案，所述難溶鹽SEI添加劑在電極片中的加入量為負極活性材料質量的1wt％-15wt％。

按上述方案，所述鋰離子電池負極電極片為石墨負極、硅負極或硅碳負極。

按上述方案，所述電解液溶劑為二甲基亞砜、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯中的一種或幾種。這些溶劑的還原穩定性均很差，極易在鋰離子電池負極表面分解。

本發明所用難溶鹽SEI添加劑具有優異的成膜性質，且難溶于有機溶劑而易溶于水，這些難溶鹽SEI添加劑將不會在電池充放電過程溶解于電解液。所得負極電極片在充放電過程中，難溶鹽SEI添加劑在負極活性材料表面通過固相反應的機制，原位生成SEI膜均勻包覆在負極活性材料表面，從而阻止電解液溶劑分子與負極活性材料表面的接觸。