[发明专利]一种电化学过程制备预锂化剂的方法

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，公开了一种电化学过程制备预锂化剂的方法，该方法具体是选取活性材料，将该活性材料制备成电极作为工作电极，并以金属锂作为对电极，加入电解液组装成电池；接着，对电池进行放电处理，使工作电极锂化；最后，对电池进行拆解，分离并收集活性材料转变后所得的物质，然后经清洗及干燥即可得到预锂化剂材料。本发明通过对制备方法的整体流程工艺进行改进，基于电化学原理，利用特定化合物种类的活性材料，通过放电实现锂化得到预锂化剂材料，与现有技术相比能够有效解决预锂化剂制备工艺复杂、安全性差、制备环境条件苛刻和难以量产等问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，更具体地，涉及一种电化学过程制备预锂化剂的方法，能够实现预锂化剂的原位制备。

背景技术

锂离子电池是一种常用的高性能二次电池。当前锂离子电池中的活性锂源由正极提供。当电池在首次充电时，在负极表面形成固态电解质界面(SEI)，消耗了一部分活性锂，导致电池的容量和能量密度降低。在将来锂离子电池石墨负极被硅基负极取代后，硅基负极SEI形成过程中消耗更多的锂，电池首次库伦效率更低，相当程度限制了电池的容量和能量密度。

采用预锂化剂对电池进行锂补偿是一种克服首次充放电过程中的锂损失，提高电池能量密度的有效方法。但是相关预锂化剂材料合成工艺复杂、合成过程安全性差、制备环境条件苛刻、规模化操作难度大，主要原因是目前的预锂化添加剂通常是将需要锂化的材料与金属锂箔或金属锂粉在加热高温条件下进行反应，反应的最后产物为粉末状，且金属锂是一种较为活泼的金属，反应过程的安全性和可控性较差，且因为是高温反应，耗能相对较高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种电化学过程制备预锂化剂的方法，其中通过对制备方法的整体流程工艺进行改进，基于电化学原理，利用特定化合物种类的活性材料，通过放电实现锂化得到预锂化剂材料，与现有技术相比能够有效解决预锂化剂制备工艺复杂、安全性差、制备环境条件苛刻和难以量产等问题，并且本发明提供的方法制备的预锂化剂是通过电化学方法制备，具有高的比容量。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电化学过程制备预锂化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以含锂氧化物正极材料、或金属氧化物、或金属氟化物、或金属氟氧盐、或是能够与锂形成合金或化合物或固溶体的元素A的单质或该元素A的氧化物或该元素A的氟化物或该元素A的氟氧盐作为活性材料，将该活性材料制备成电极作为工作电极，并以金属锂作为对电极，加入电解液组装成电池；

(2)将所述步骤(1)得到的所述电池进行放电处理，使该电池中的所述工作电极锂化，进而使该工作电极中的活性材料转变成金属单质与LiF的混合物，或是金属单质与Li₂O的混合物，或是金属单质与LiF和Li₂O的混合物，或是所述元素A与锂元素形成的合金或化合物或固溶体，或是Li₂O与该合金或化合物或固溶体的混合物，或是LiF与该合金或化合物或固溶体的混合物，或者LiF和Li₂O与该合金或化合物或固溶体的混合物；

(3)对所述步骤(2)中经放电处理的电池进行拆解，分离并收集活性材料转变后所得的物质，然后经清洗及干燥即可得到预锂化剂材料。

按照本发明的另一方面，本发明提供了一种电化学过程制备预锂化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以含锂氧化物正极材料、或金属氧化物、或金属氟化物、或金属氟氧盐、或是能够与锂形成合金或化合物或固溶体的元素A的单质或该元素A的氧化物或该元素A的氟化物或该元素A的氟氧盐作为活性材料，将该活性材料制备成电极作为工作电极，