[發明專利]一種負極預鋰化及同時得到SEI膜的方法、負極和鋰離子電池

在審

• 申請號: 202210312974.8
• 申請日: 2022-03-28
• 公開（公告）號: CN114678494A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 高飛;張放南;楊紅新;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/13;H01M10/0525
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 韓承志

本發明提供了一種負極預鋰化及同時得到SEI膜的方法、負極和鋰離子電池。所述方法包括以下步驟：(1)在負極極片表面附著金屬鋰層，得到預鋰化負極極片；(2)對步驟(1)所述預鋰化負極極片烘烤，然后通入反應氣體進行反應，得到表面含有SEI膜的預鋰化負極極片；其中，SEI膜包括含鋰化合物。本發明通過在負極極片預鋰化后進行原位生成SEI膜的處理，得到了致密穩定的SEI膜，提升了鋰離子電池的能量密度和長循環性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，涉及一種負極預鋰化及同時得到SEI膜的方法、負極和鋰離子電池。

背景技術

近年來隨著新能源汽車和儲能行業的快速發展，鋰離子電池的應用越來越廣泛，但目前鋰離子電池存在能量密度低、循環壽命短、安全性差等問題，其中，正極活性材料提供的活性鋰會在儲存或者循環過程中發生不可逆反應，其中主要反應是在電池化成過程中形成固體電解質界面(SEI膜)，以及在循環過程中負極表面會持續形成SEI膜消耗活性鋰導致電池容量衰減和循環壽命縮短，尤其在硅基負極體系中表現明顯，通過極片預鋰化彌補SEI膜消耗損失的活性鋰可以有效提升鋰離子電池的能量密度和循環壽命。

電池在首次充放電(化成)過程中，固體電解質界面(SEI膜)是在電池首次充放電中，通過電極材料與電解液在固液相界面發生反應形成，其中無機成分主要包括氧化鋰、氮化鋰、氟化鋰、碳酸鋰等。現有化成工藝復雜且無法保證構建穩定致密的SEI膜，同時會造成電池不可逆容量損失。

CN110034336A公開了一種形成穩定SEI膜的電池化成方法，所述電池化成方法包括以下步驟：(1)在待化成電池的電極上施加電壓進行線性掃描，得到預構建SEI膜的電池；(2)對步驟(1)所述預構建SEI膜的電池進行SEI膜重整，得到重整SEI膜的電池；(3)對步驟(2)所述重整SEI膜的電池的電極上施加電壓進行線性掃描，得到化成后的電池。該文獻中的方法工藝復雜，成本高，不適合大規模工業化。

CN109802109A公開了一種預鋰化電池硅基負極并同時形成SEI膜的方法，該方法以氧化亞硅、惰性鋰粉、1-氟癸作為原料，有機溶劑為溶劑實現硅基負極的預鋰化處理并同時形成人造SEI膜，該方法中使用到金屬鋰粉和有機溶劑，極易發生燃燒，存在安全風險，因此對預鋰化工藝條件要求苛刻。

因此，如何得到致密穩定的負極SEI膜，同時有效地提升電池的電化學性能，是亟待解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種負極預鋰化及同時得到SEI膜的方法、負極和鋰離子電池。本發明通過在負極極片預鋰化后進行原位生成SEI膜的處理，得到了致密穩定的SEI膜，提升了鋰離子電池的能量密度和長循環性能。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種負極預鋰化及同時得到SEI膜的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)在負極極片表面附著金屬鋰層，得到預鋰化負極極片；

(2)對步驟(1)所述預鋰化負極極片烘烤，然后通入反應氣體進行反應，得到表面含有SEI膜的預鋰化負極極片；

其中，SEI膜包括含鋰化合物。

本發明中，所述負極極片為常規負極極片，其中包括負極活性物質、導電劑和粘結劑；負極活性物質為常規的負極材料，包括但不限于石墨、軟碳、硬碳、中間相碳微球、納米碳、單質硅、硅氧化合物、硅碳復合物、硅合金、單質錫、錫氧化合物、錫碳復合物、錫合金或鈦酸鋰中的任意一種或至少兩種的組合；導電劑包括但不限于導電炭黑、超導炭黑、導電石墨、乙炔黑、科琴黑、石墨烯或碳納米管中的任意一種或至少兩種的組合，粘結劑包括但不限于聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、聚丙烯酸、羧甲基纖維素、聚酰亞胺、聚丙烯腈、聚丙烯或聚乙烯中的任意一種或至少兩種的組合。