[发明专利]一种改善锂离子电池首次库伦效率的负极富锂添加剂

说明书

本发明提供一种改善锂离子电池首次库伦效率的负极富锂添加剂，为二层碳材料中间夹金属锂的三层结构薄膜，是粉体碳材料通过辊压与金属锂复合而成的薄膜。本发明还提出含有所述的负极富锂添加剂的锂离子电池。本发明提出的负极富锂添加剂，用常规的对辊辊压设备即可进行制备的操作，其制备工艺具有操作方便、工艺简单的特点，本富锂添加剂中的锂片与粉体碳材料复合，可以在空气中稳定存在而不氧化，具有工业实用性。

技术领域

本发明属于电池材料领域，具体涉及一种锂离子电池负极添加剂。

背景技术

锂离子电池由于能量密度高，充放电快，循环寿命长等优点，是当前应用最为广泛的储能电池体系之一。随着工艺技术的改进，锂离子电池正负极的容量都得到了极大的提升，然而在组装的全电池时，由于在首次放电过程中，会在电极表面形成固态电解质膜层，消耗掉一定量的锂离子，降低电池的首次库伦效率。使得锂离子电池在使用过程中不能发挥出其全部的储能容量。近年来提出的新型的负极材料(例如金属锡、硅、金属氧化物氧化铁、氧化锡、硅氧化合物等)，其首次充放电效率很低，甚至只有30％的首次充放电效率，也就是说，用正极材料和这些负极材料匹配成电池时，70％的正极的锂离子在第一次充放电完成后就成为了负极SEI膜成分或消耗在了其它方面，而无法再回到正极。

为了改善锂离子电池的首次库伦效率，充分发挥锂离子电池的储能效率，当前主要有三类方法：适当增加富锂正极材料的量；在负极中添加含锂的合金，如硼锂合金，硅锂合金等；其三是在负极增加金属锂作为锂离子的额外供体。其中最有潜力的是直接增加金属锂作为添加剂，然而由于金属锂具有超高的活性，很难在空气中稳定存在。因而开发一种能在空气中稳定存在，用于改善锂离子电池首次库伦效率的锂复合材料具有重要的意义。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明旨在提出一种用于提升锂离子电池首次库伦效率的锂-碳复合材料作为负极富锂添加剂，该材料具有在空气中稳定存在的特征。

本发明提出的锂-碳复合材料能直接用于富锂，或贫锂正极材料组装的锂离子全电池。本发明的另一个目的是提出含有所述负极富锂添加剂的锂离子电池。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种改善锂离子电池首次库伦效率的负极富锂添加剂，为二层碳材料中间夹金属锂的三层结构薄膜(三明治结构)，是粉体碳材料通过辊压与金属锂复合而成的薄膜。

所述的负极富锂添加剂，进一步地，通过以下操作制备而得：按碳材料与金属锂片质量比0.5：1～1：0.1的比例，在金属锂片一面上洒过量的粉体碳材料，放入对辊中辊压，然后取出锂片、在另一面上洒粉体碳材料，反复辊压至厚度10～250μm。

其中，所述碳材料为无定型碳、导电炭黑、超导碳黑、乙炔黑、ks6中的一种。其中导电炭黑可以为SuperP Li。

其中，所述辊压是在气体保护条件下进行，对辊之间的缝隙为0.02～1mm，辊压压力为5～20MPa。

一种锂离子电池，含有本发明所述的负极富锂添加剂。

所述的锂离子电池，在电池负极和膈膜之间放置所述负极富锂添加剂，负极富锂添加剂的质量为负极质量的1/20～1/5。

其中，所述锂离子电池的正极材料为磷酸铁锂、三元镍锰钴酸锂、镍钴铝三元材料、镍锰酸锂中的一种；负极为石墨、炭黑、碳纳米管、石墨烯、硅材料中的一种或多种。

本发明的有益效果在于：

本发明提出的负极富锂添加剂，用常规的对辊辊压设备即可进行制备的操作，其制备工艺具有操作方便、工艺简单的特点，本富锂添加剂中的锂片与粉体碳材料复合，可以在空气中稳定存在而不氧化，具有工业实用性。