[發(fā)明專利]負(fù)極活性膜層及其制備方法、預(yù)鋰化方法、負(fù)極極片及鋰電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110235795.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113036070A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙育松;邱昭政;李文龍;梁世碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆山寶創(chuàng)新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/04
• 分類號(hào): H01M4/04;H01M4/13;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/58;H01M10/052;H01M10/42
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 唐菲

一種負(fù)極活性膜層及其制備方法、預(yù)鋰化方法、負(fù)極極片及鋰電池，屬于電池領(lǐng)域。負(fù)極活性膜層的制備方法包括：在保護(hù)氣氛下，將氟化碳與熔融鋰液混合，然后涂覆于平面載體形成涂層并靜置不少于2h，以使涂層中形成氟化碳層?氟化鋰層?鋰層的三明治結(jié)構(gòu)；氟化碳與熔融鋰液的質(zhì)量比為10:(0.5?1)，且氟化碳的化學(xué)式為CFx，0.5≤X≤0.99，保護(hù)氣氛用于抑制熔融鋰液氧化。上述制備方法簡(jiǎn)單可控，形成由CF層?LiF層?Li層依次連接的負(fù)極活性膜層，含有負(fù)極活性膜層的預(yù)鋰化方法、負(fù)極極片和鋰電池均具有優(yōu)異的首次效率，能夠使負(fù)極極片在環(huán)境空氣中長(zhǎng)期保持穩(wěn)定并具有優(yōu)異的首次效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及電池領(lǐng)域，具體而言，涉及一種負(fù)極活性膜層及其制備方法、預(yù)鋰化方法、負(fù)極極片及鋰電池。

背景技術(shù)

當(dāng)前，鋰離子電池作為成熟的儲(chǔ)能單元，已經(jīng)逐漸融入生活的每一個(gè)部分。生活中的手機(jī)、筆記本等電器均使用鋰離子電池作為其儲(chǔ)能單元，且近年來(lái)鋰離子電池也逐漸被用在動(dòng)力儲(chǔ)能方面，如電動(dòng)汽車(chē)。

對(duì)鋰離子電池來(lái)說(shuō)，對(duì)其能量密度影響最多的因素應(yīng)該是正極材料和負(fù)極材料。目前商品化使用的鋰離子電池石墨負(fù)極材料存在較低的理論容量，進(jìn)一步提升其容量的空間很小，遠(yuǎn)不能滿足未來(lái)高容量長(zhǎng)壽命電子設(shè)備的需求。金屬及合金類材料是近年來(lái)研究較多的新型高效儲(chǔ)鋰負(fù)極材料體系，其中，硅氧材料因具有極高的理論比容量而備受關(guān)注，但其在首次充電時(shí)會(huì)形成一些不可逆容量的副產(chǎn)物，從而導(dǎo)致電池的首次效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

為克服這些缺陷，目前通常采用電化學(xué)預(yù)鋰以及化學(xué)法預(yù)鋰等方式來(lái)提高硅氧碳鋰離子電池的首次效率，但是上述操作難度大且安全系數(shù)低。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N負(fù)極活性膜層及其制備方法、預(yù)鋰化方法、負(fù)極極片及鋰電池，其能夠解決上述至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

本申請(qǐng)的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

在第一方面，本申請(qǐng)示例提供了一種負(fù)極活性膜層的制備方法，其包括以下步驟：

在保護(hù)氣氛下，將氟化碳與熔融鋰液混合，然后涂覆于平面載體形成涂層并靜置不少于2h，以使涂層中形成氟化碳層-氟化鋰層-鋰層的三明治結(jié)構(gòu)。

其中，氟化碳與熔融鋰液的質(zhì)量比為10:(0.5-1)，且氟化碳的化學(xué)式為CFx，0.5≤X≤0.99。

保護(hù)氣氛用于抑制熔融鋰液氧化。

上述制備方法簡(jiǎn)單可控，通過(guò)氟化碳與熔融鋰液混合后，基于二者重量不一致等原因?qū)е露哌M(jìn)行分層，此時(shí)由于氟化碳為低氟碳比，因此能夠與熔融鋰液進(jìn)行氟化反應(yīng)，以在氟化碳層與鋰層之間形成氟化鋰的過(guò)渡層，即獲得CF層-LiF層-Li層的三明治結(jié)構(gòu)的負(fù)極活性膜層。應(yīng)理解的是，保護(hù)氣氛是指基本不含有與熔融鋰液反應(yīng)的氣氛。靜置過(guò)程可以在保護(hù)氣氛的保護(hù)下進(jìn)行，避免氧化，有效降低制作成本。上述制備方法制得的負(fù)極活性膜層呈CF層-LiF層-Li層的三明治結(jié)構(gòu)，其利用CF層-LiF層作為保護(hù)Li層的保護(hù)層，防止外界環(huán)境對(duì)于Li層的影響，使Li層置于空氣中能夠保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，避免被氧化；并且由于CF層-LiF層具有較佳的疏水性，因此，將該負(fù)極活性膜層應(yīng)用于負(fù)極極片后，即使該負(fù)極極片暴露在潮濕大氣中12h，也能夠具有優(yōu)異的首次效率，顯示出優(yōu)異的電性能。

在第二方面，本申請(qǐng)示例提供了一種負(fù)極活性膜層，其包括依次連接的氟化碳層、氟化鋰層以及鋰層。

其中，負(fù)極活性膜層呈CF層-LiF層-Li層的三明治結(jié)構(gòu)，其利用CF層-LiF層作為保護(hù)Li層的保護(hù)層，防止外界環(huán)境對(duì)于Li層的影響，使Li層置于空氣中能夠保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，避免被氧化；并且由于CF層-LiF層具有較佳的疏水性，因此，將該負(fù)極活性膜層應(yīng)用于負(fù)極極片后，即使該負(fù)極極片暴露在潮濕大氣中，也能夠具有優(yōu)異的首次效率，顯示出優(yōu)異的電性能。

在第三方面，本申請(qǐng)示例提供了一種預(yù)鋰化方法，其包括：