[发明专利]酚类锂盐化合物的应用、锂离子二次电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种酚类锂盐化合物的应用、锂离子二次电池及其制备方法。该应用为酚类锂盐化合物作为预锂化试剂在锂离子二次电池预锂方法中的应用，所述酚类锂盐化合物的结构式为Ar‑O^‑·Li⁺。本发明中将酚类锂盐化合物应用于锂离子二次电池预锂方法中，能有效提升电池能量密度和循环寿命，且方法简单可靠，在现有大规模制造工艺基础上即可实现。本发明制备得到的锂离子二次电池首次库伦效率在94.3％以上，循环100周后容量保持率为97.8％以上。

技术领域

本发明涉及一种酚类锂盐化合物的应用、锂离子二次电池及其制备方法。

背景技术

随着电子产品的快速发展，高能量、高功率密度锂离子电池的需求逐年增加，非石墨化碳材料、氧化物材料及复合材料等因高功率或高容量备受关注。然而，该类材料存在不可逆容量高，首次库伦效率低的严重问题，容易导致锂离子电池容量明显下降。目前，为了解决锂离子电池负极材料首次库伦效率低的问题，一般采用化学还原法、人造SEI膜(固体电解质界面膜)法和电化学预锂化法，其中电化学预锂化法是一种最直接的解决锂离子电池负极材料低首次库伦效率问题的方法。

预锂化方法提高石墨负极电池首次库伦效率的原理为：在石墨负极表面生成SEI期间，额外补充锂离子以抵消SEI消耗正极材料的活性锂离子。

目前，预锂化技术主要有两种实施方式：一种是在负极表面加入锂粉；二是将负极片进行电化学锂化或化学锂化处理。现有技术中也有相关报导，例如，天津巴莫科技股份有限公司专利CN 104538591A，通过在金属锂表面包覆或包裹上锂离子阻隔层和/或对连接导体进行电阻值控制的方法，对负极片进行预锂处理；还例如，合肥国轩高科动力能源有限公司专利申请CN 107464919A，采用电化学法对负极片进行预锂化。

然而，上述专利公开的预锂化方法均存在工艺复杂/环境要求苛刻等问题。其中，锂粉活性较强，需要进行聚合物包覆或者严格控制环境温度和气氛，投入成本高；对负极片进行电化学锂化或者化学处理的技术手段需要额外的锂化技术工艺，且锂化后的极片活性强，生产过程控制要求苛刻。

因此，提供一种工艺简单、制备条件温和的锂离子二次电池预锂方法是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中锂离子二次电池预锂化方法工艺难度大、制备环境要求苛刻的缺陷，而提供了一种酚类锂盐化合物的应用、锂离子二次电池及其制备方法。本发明中将酚类锂盐化合物应用于锂离子二次电池预锂化中，能有效提升电池能量密度和循环寿命，且方法简单可靠，在现有大规模制造工艺基础上即可实现。本发明制备得到的锂离子二次电池首次库伦效率在94.3％以上，循环100周后容量保持率为97.8％以上。

发明人发现，现有的预锂化方法工艺难度大的原因主要在于预锂化试剂，现有的预锂化试剂要么反应活性太强，如锂粉等，需要严格控制操作环境的湿度，增加了锂离子电池的生产成本；要么释放锂离子的时间难以控制，锂化电流过大或过小，易导致电极材料的循环性能下降；要么释放锂离子后容易引入杂质，进而削弱电池性能。

本发明中采用酚类锂盐化合物作为预锂化试剂，有效地克服了上述问题，其一：酚类锂盐化合物在电池首次充电时，能够在电压区间2-5V的条件下，释放出锂离子以弥补sei(固体电解质界面膜)生成时消耗的活性锂；其二：酚类锂盐化合物在锂离子释放后，酚盐负离子在高电位(一般是指2-5V的电位)下被氧化成中性的醌类化合物，不再接受锂离子，且生成的醌类化合物对电池无毒性作用。

本发明提供了一种酚类锂盐化合物作为预锂化试剂在锂离子二次电池预锂方法中的应用，所述酚类锂盐化合物的结构式为Ar-O^-·Li⁺。

本发明中，所述预锂化试剂一般是指在锂离子二次电池充放电过程中以非脱嵌方式提供锂离子的试剂。所述预锂化试剂能够最大程度的保留正极脱嵌的锂离子，并提高全电池容量。