[发明专利]一种利用锂盐提高锂离子电池能量密度的方法

说明书

一种利用锂盐提高锂离子电池能量密度的方法，属于锂离子电池技术领域，该方法以容易被氧化的锂盐作为“牺牲锂”加入到正极中，在热压化成过程中锂盐被氧化生成气体和锂离子，气体储存在气囊袋中，而锂离子参与固态电解质界面(SEI膜)的形成以及嵌入负极参与电化学循环实现补锂。相对于现有的技术，本发明设计的补锂电池在制备过程中无需复杂的装置设备和苛刻的生产环境，补锂过程中不会带来安全隐患，且可以通过调节添加“牺牲锂”的量来精准控制补锂的量，进而提升锂离子电池的首次库伦效率和能量密度。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种利用锂盐提高锂离子电池能量密度的方法。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应和环境友好等优点，被大量应用在便携式电子产品、储能设备和新能源汽车上。随着手机5G时代的来临和高续航里程新能源汽车的发展，进一步提高锂离子电池的能量密度变得十分重要。

为了设计更高能量密度的锂离子电池，硅、氧化亚硅以及硅或氧化亚硅与石墨的混合材料作为负极材料被逐步开发与应用。但是含硅或氧化亚硅的负极在首次充电过程中会消耗大量的活性锂，造成电池的首次充放电效率很低。在纯硅负极的锂电池体系，首次容量损失高达40％～70％。因此对锂离子电池进行补锂提高首效(首次库伦效率)是提高锂离子电池能量密度的理想方法之一。

目前已经有一些专利文献报道了利用补锂技术解决首次容量损失的问题。例如公开号为CN107123785A的发明专利申请提出，向带正电的正极片喷射带负电的锂粉，锂粉通过静电作用吸附在正极片上进行补锂。这种方法虽然具有较高的补锂效率，但是该补锂工艺需要特殊的补锂装置设备和苛刻的环境条件，增加了生产成本。而且向正极片喷射锂粉的过程，可能会有部分锂粉漂浮在周围空气中，会对产线员工造成很大的安全隐患。

授权号为CN102916164B的发明专利使用叔丁基锂、正丁基锂、苯基锂等烷基锂的正己烷溶液喷洒在正极片表面，将烷基锂在正极片上还原，从而完成对正极片的补锂。这种方法虽然不需要复杂的装置设备，但是烷基锂对环境湿度要求特别高，如果环境湿度不合格可能引发着火甚至是爆炸。因此，急需发明一种廉价又安全的补锂技术来满足锂离子电池对能量密度的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有含硅或氧化亚硅的负极在首次充电过程中会消耗大量的活性锂，造成电池的首次充放电效率很低的问题，提供一种利用锂盐提高锂离子电池能量密度的方法，该方法以容易被氧化的锂盐作为“牺牲锂”加入到正极中，对正极进行补锂。用“牺牲锂补锂法”进行补锂，提升锂离子电池的首次库伦效率和能量密度，无需复杂的装置设备，也不需要苛刻的生产环境，更重要的是补锂过程中不会带来安全隐患。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种利用锂盐提高锂离子电池能量密度的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：将正极活性材料、导电剂、粘结剂和锂盐按一定比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮中搅拌制成正极浆料，然后把正极浆料在正极集流体上进行双面涂布，烘干、分切、制片，制备得到正极片；所述锂盐由A组和B组组成，所述A组为叠氮化锂，B组为2-环丙烯-1-酮-2，3-二羟基锂、3-环丁烯-1，2-二酮-3，4-二羟基锂、4-环戊烯-1，2，3-三酮-4，5-二羟基锂、5-环己烯-1，2，3，4-四酮-5，6-二羟基锂、草酸锂、酮丙二酸锂、二酮琥珀酸锂和三酮戊二酸锂中的一种或几种；所述锂盐占正极活性材料、导电剂、粘结剂和锂盐总和的质量比为1％～30％；所述A组在锂盐中的含量为1％～99％；

步骤二：将负极活性材料、导电剂、粘结剂和增稠剂按一定比例混合，加入去离子水中搅拌分散制成负极浆料，然后把负极浆料在负极集流体上进行双面涂布，烘干、分切、制片，制备得到负极片；

步骤三：将步骤一制得的正极片和步骤二制得的负极片与隔膜、铝塑膜一起制成电芯，对电芯进行注液、陈化、化成、预循环、分选工序，制备成电池。