[发明专利]一种提高锂离子电池的首次充放电比容量及首效的方法

说明书

本发明提供了一种提高锂离子电池的首次充放电比容量及首效的方法，包括以下步骤：A)将负极材料以电流密度a₁放电至b₁电压平台，静置20～40min，循环该过程多次，停止本阶段循环；B)依次以电流密度a₂、a₃……a_i分别进行步骤A)的过程，直至某一步骤或某一阶段放电容量≤0.1mAh，停止放电；C)将放电完成的负极材料以电流密度A₁充电至B₁平台，静置20～40min，循环该过程多次，停止本阶段循环；D)依次以电流密度A₂、A₃……A_j分别进行步骤C)的过程，直至某一步骤或某一阶段充电容量≤0.1mAh，停止充电。本申请方法得到的锂离子电池具有较高的首次库伦效率和首次充放电容量。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种提高锂离子电池的首次充放电比容量及首效的方法

背景技术

锂离子电池具有高容量、无污染、无记忆效应等优点，在当今社会生活中得到广泛应用，传统的锂离子电池负极由石墨构成，理论容量仅为372mAh/g相对较低，在现已有的负极材料中，有石墨负极材料和硅负极材料两大类，石墨负极具有高能量密度、低电压、良好的电导率、资源丰富和价格低廉等优点，但是石墨材料存在充电容量低且表面容易析锂等缺点，导致锂离子电池有效容量偏低及严重的安全问题，随着社会生产的发展，人们越来越需要有着高能量密度的锂离子电池，为此硅负极开始进入人们的视野，硅在有着极高的理论容量(3587mAh/g,9786mAh/cm³；Li₁₅Si₄)接近石墨负极容量的十倍、在自然界中的储量最大、对环境无污染等优点。但硅负极有着较差的导电性(＜10^-3s/cm；25℃)以及在进行锂离子脱离与嵌入时表现出接近300％的体积变化率。巨大的体积变化导致硅颗粒易粉化、活性物质与导电剂/粘结剂的接触差、固体电解质界面膜重复生长消耗电解液和正极中的锂源，为了减少体积膨胀带来的副作用以及提高硅材料的导电性，因此在硅材料中添加石墨从而形成的硅碳材料。但是即使如此硅碳材料还是存在首次库伦效率低、首次充放电容量低等缺点。

首次库伦效率及首次充放电容量之所以重要是因为首周的充电过程产生的电压平台奠定了后续循环的基础，首次库伦效率的大小表征了材料结构的稳定性和动力学性能的优异与否，库伦效率低意味着存在副反应，将会直接降低电池的放电容量，减短电池的循环寿命，与此同时后续循环过程中的充电容量是以首周的放电容量为基准涨落。

专利CN105186002A公开了一种提高锂离子电池正极材料放电容量的方法，该方法将导电剂分散于有机溶剂中并进行超声处理，得到处理后的悬浮液再搅拌20h，与此同时锂离子电池正极活性物质在170℃～200℃的条件下予以干混，然后将导电剂所得的悬浮液缓慢加入正集活性物质中，干燥后得到粉体并予以研磨最后在保护气体的氛围下予以煅烧。该方法步骤较为繁琐，成本较高，周期较长。

专利CN104795600A公开了一种提高锂离子电池首次库伦效率的方法，主要包括以下两个步骤，材料改性并加以浸泡处理，步骤繁琐，成本较高，周期较长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高锂离子电池的首次充放电比容量及首效的方法，本发明中的方法能有效提高锂离子电池首次库伦效率及首次充放电容量，且步骤简单，成本低，周期短。

本发明提供一种提高锂离子电池的首次充放电比容量及首效的方法，包括以下步骤：

A)将负极材料以电流密度a₁放电至b₁电压平台，静置20～40min，循环该过程若干次，停止本阶段循环；