[發(fā)明專利]用于負(fù)極的預(yù)鋰化及預(yù)鈉化的方法、預(yù)鋰化及預(yù)鈉化負(fù)極和包括該預(yù)鋰化及預(yù)鈉化負(fù)極的鋰二次電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080058105.6
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN114258599A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡午秉;金睿利;黃丞彗
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社LG新能源
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M10/058;H01M10/0525
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

披露了一種用于負(fù)極的預(yù)鋰化及預(yù)鈉化的方法，包括以下步驟：將隔板插置在鋰離子供應(yīng)金屬片和負(fù)極之間以制備第一簡易電池；將所述第一簡易電池浸入用于預(yù)鋰化的電解質(zhì)中；對浸入所述用于預(yù)鋰化的電解質(zhì)中的所述第一簡易電池進(jìn)行初始電化學(xué)充電，以對所述負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化；將隔板插置在鈉離子供應(yīng)金屬片和經(jīng)預(yù)鋰化的負(fù)極之間以制備第二簡易電池；將所述第二簡易電池浸入用于預(yù)鈉化的電解質(zhì)中；和對浸入所述用于預(yù)鈉化的電解質(zhì)中的所述第二簡易電池進(jìn)行二次電化學(xué)充電，以對所述負(fù)極進(jìn)行預(yù)鈉化。還披露了一種通過該方法獲得的預(yù)鋰化及預(yù)鈉化負(fù)極和一種包括所述預(yù)鋰化及預(yù)鈉化負(fù)極的鋰二次電池。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及一種用于負(fù)極的預(yù)鋰化及預(yù)鈉化的方法、預(yù)鋰化及預(yù)鈉化負(fù)極和包括該預(yù)鋰化及預(yù)鈉化負(fù)極的鋰二次電池。具體地，本公開內(nèi)容涉及一種用于提高鋰二次電池的初始效率的用于負(fù)極的預(yù)鋰化及預(yù)鈉化的方法、預(yù)鋰化及預(yù)鈉化負(fù)極和包括該預(yù)鋰化及預(yù)鈉化負(fù)極的鋰二次電池。

本申請要求于2019年9月6日在韓國提交的韓國專利申請第10-2019-0110936號的優(yōu)先權(quán)，通過引用將上述專利申請的公開內(nèi)容結(jié)合在此。

背景技術(shù)

近來，儲能技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。隨著儲能技術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)展到手機(jī)、攝像機(jī)和筆記本電腦的能源、甚至電動(dòng)汽車的能源，電化學(xué)裝置的研究和開發(fā)工作已經(jīng)越來越多地付諸實(shí)施。在這種情況下，電化學(xué)裝置最受關(guān)注。在這些電化學(xué)裝置中，可充電二次電池的開發(fā)已成為焦點(diǎn)。最近，人們積極地研究設(shè)計(jì)一種新型電極和電池，以提高開發(fā)此類電池的容量密度和比能量。

在市售的二次電池中，于20世紀(jì)90年代早期開發(fā)的鋰二次電池備受關(guān)注，因?yàn)榕c使用液體電解質(zhì)的諸如鎳氫、鎳鎘和硫酸鉛電池之類的傳統(tǒng)電池相比，鋰二次電池具有更高的工作電壓、顯著更高的能量密度、更長的循環(huán)壽命和更低的自放電率。

由于傳統(tǒng)的鋰二次電池使用諸如LiCoO₂或LiMn₂O₄的鋰嵌入化合物作為正極，因此通過使用未嵌入鋰的碳電極作為負(fù)極來制造此類電池。在碳電極的情況下，在初始充電時(shí)在其表面上形成鈍化涂層膜，并且這種涂層膜阻止了有機(jī)溶劑進(jìn)入碳晶格層之間的間隙并抑制了有機(jī)溶劑的分解。以這種方式，可以提高碳結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和碳電極的可逆性，以允許將碳電極用作鋰二次電池的負(fù)極。

然而，由于這種涂層膜的形成是不可逆的反應(yīng)，因此鋰離子被消耗，從而導(dǎo)致電池容量不希望地降低。此外，由于碳電極和正極的充電/放電效率并非完全100％，因此隨著循環(huán)次數(shù)的增加，鋰離子會(huì)發(fā)生消耗，從而導(dǎo)致電極容量下降和循環(huán)壽命下降的問題。

為了解決上述問題已經(jīng)進(jìn)行了許多研究，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于在預(yù)先進(jìn)行初始充電時(shí)發(fā)生涂層膜的形成，因此使用預(yù)鋰化碳電極作為負(fù)極可以提供高容量鋰二次電池而不會(huì)降低容量。還發(fā)現(xiàn)由于這種預(yù)鋰化碳電極補(bǔ)償了隨著循環(huán)次數(shù)增加而消耗的鋰離子，因此可以顯著提高循環(huán)壽命。

之后，對于諸如碳電極之類的負(fù)極的預(yù)鋰化進(jìn)行了積極的研究。典型地，已經(jīng)考慮了一種通過物理化學(xué)過程將碳質(zhì)活性材料鋰化并制造電極的方法、以及一種用于對碳電極進(jìn)行電化學(xué)預(yù)鋰化的方法。

然而，由于用于預(yù)鋰化方法的鋰價(jià)格昂貴，因此需要一種替代上述預(yù)鋰化方法的新方法。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

設(shè)計(jì)本公開內(nèi)容以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，因此本公開內(nèi)容旨在提供一種用于提高鋰二次電池的初始效率的用于負(fù)極的預(yù)鋰化及預(yù)鈉化的方法。

本公開內(nèi)容還旨在提供一種通過所述用于負(fù)極的預(yù)鋰化及預(yù)鈉化的方法獲得的負(fù)極、和一種包括該負(fù)極的鋰二次電池。

技術(shù)方案

在本公開內(nèi)容的一個(gè)方面，提供一種根據(jù)以下實(shí)施方式中的任一項(xiàng)的用于負(fù)極的預(yù)鋰化及預(yù)鈉化的方法。