[发明专利]一种负极活性物质、负极极片及锂离子二次电池制造方法

说明书

本发明公开了一种负极活性物质、负极极片及锂离子二次电池制造方法，其中负极活性物质的制作包括：将金属硅粉末和二氧化硅粉加热烧结，得到SiOx；将SiOx内的沉积物粉碎成SiOx粉末；将SiOx粉末和锂粉末混合，并加入有机溶剂和可溶性锂盐，加热到预设温度并保持预设的时间，得到Li_y(SiO_x)负极活性物质；将Li_y(SiO_x)负极活性物质干燥，并处于800℃以下的温度加热即可得到负极活性物质。本发明通过负极材料补锂的方式将锂以稳定化合物的形式存在，提高首次库伦效率，并且本方法安全可靠，不改变极片加工制程，对电化学性能影响小。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种负极活性物质、负极极片及锂离子二次电池制造方法。

背景技术

锂离子电池是新一代绿色环保的储能装置，是解决现在环境污染问题和化石能源短缺问题的主要技术。近年来，随着新能源汽车的推广和发展，消费者对汽车的续航里程提出更高的要求，新能源汽车续航里程的提高依赖于电池能量密度的提升。目前，商用锂离子电池能量密度难以满足消费者的需求。

根据现有锂离子电池技术，提升电池能量密度的方法有：(1)选择高容量和高压实密度的正负极材料；(2)提高电池工作电压；(3)减小电池壳体等辅助材料的用量。由于提高电池工作电压和减小电池壳体等辅助材料的用量会降低电池的安全性，增加电池起火、爆炸等安全隐患发生的概率，因此，选择高容量和高压实密度的正负极材料是提升电池能量密度的首选方案。

当前，锂离子电池用的石墨负极材料已经接近其理论克容量，很难大幅度提高，选择新的锂离子电池负极材料极其重要。纯硅基负极材料理论克容量可高达4200mAh/g，氧化硅基负极材料的克容量也可以达到1400mAh/g，远超过石墨负极材料的理论克容量372mAh/g。

实际上目前存在的一个极大问题是含硅负极材料在进行充放电的过程中会损失大量的锂，尤其首次充放电库仑效率就非常低，这样就导致电池可用容量降低，因此硅负极的预补锂技术就显得十分重要，现有的补锂手段主要有正极补锂和负极补锂，其中正极补锂主要是一些富锂类添加剂在匀浆过程中加入的正极极片中，并在首次充电时提供不可逆的锂离子，进而提高首次库伦效率，可用的富锂补锂添加剂成本较高，使用后对电池的循环和存储性能都有恶化，应用难度较大。负极补锂又分为金属锂补锂和硅材料补锂，锂金属补锂是指在负极极片上用锂箔或锂粉碾压，将金属锂直接添加进负极，在首次充电过程中进入的负极活性物质中提高库伦效率，这种方法在操作过程中存在极大的安全隐患，锂箔或锂粉在接触空气的水时会发生剧烈的氧化反应，环境控制不当则会引发起火爆炸。负极材料补锂是指将锂直接做到负极材料结构中，以稳定化合物的形式存在，提高首次库伦效率，这种方法安全可靠，不改变极片加工制程，对电化学性能影响小。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种负极活性物质、负极极片及锂离子二次电池制造方法，解决了现有技术中首次库伦效率低的技术问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种负极活性物质制造方法，按照以下步骤操作：

将金属硅粉末和二氧化硅粉加热烧结，得到SiOx；

将SiOx内的沉积物粉碎成SiOx粉末；

将SiOx粉末和锂粉末混合，并加入有机溶剂和可溶性锂盐，加热到预设温度并保持预设的时间，得到Li_y(SiO_x)负极活性物质；

将Li_y(SiO_x)负极活性物质干燥，并处于800℃以下的温度加热即可得到负极活性物质；

在Li_y(SiO_x)中，其中0.5≤x≤1.5，0.25≤y≤0.5。