[发明专利]测试预锂化锂粉的比容量的方法及其应用

说明书

本发明公开了测试预锂化锂粉的比容量的方法及其应用，包括：(1)将惰性锂粉、粘结剂、导电剂和有机溶剂混合，形成锂粉浆料；(2)将锂粉浆料转移到集流体上，干燥并辊压，得到工作电极；(3)根据工作电极重量、集流体重量以及惰性锂粉的比例进行计算，以便得到集流体上的锂粉负载量；(4)将工作电极和惰性金属箔组装成扣式电池；(5)以工作电极为正极，惰性金属箔为负极，采用充电工步，以便将工作电极中的锂沉积到惰性金属箔上；(6)根据充电工步所得电量以及锂粉负载量，计算惰性锂粉的有效比容量。采用该方法测出的锂粉有效比容量对实际预锂化过程中锂粉的添加量具有指导性作用，从而实现了惰性锂粉在预锂化负极片中的精确添加。

技术领域

本发明属锂电池技术领域，具体涉及一种测试预锂化锂粉的比容量的方法及其应用。

背景技术

由于消费市场中电子产品功能日趋齐全，且消费者对电子产品使用时长越来越长。在电动汽车领域，续航里程短仍然是限制电动车普及的一大痛点。这些市场需求都要求电池向高能量密度发展。如此趋势要求下一代电池要使用更高容量的电极材料。其中负极材料从石墨向硅基材料的转变可以明显提升动力电池的能量密度。然而，由于硅材料充放电循环过程的体积效应，导致目前产业界更倾向于使用硅氧材料作为动力电池的负极材料。硅氧负极材料的活性物质为氧化亚硅。但是相比于石墨类负极材料，这种材料的导电性较差。而且随着反复的充放电循环氧化亚硅颗粒发生粉化导致脱离导电体系，成为失效负极。而且氧化亚硅在第一次嵌锂后会形成Li₂O、Li₂CO₃和锂硅酸盐等非可逆锂化物，降低了电池体系中活性锂的利用率。在首次嵌锂过程中负极表面都会形成一层由锂和电解液形成的SEI膜，又进一步增加了活性锂的消耗。如此便使得硅氧材料作为锂离子负极获得很低的首次效率。

为了提高电池体系中电极材料的利用率，并提高电池的能量密度，通过向锂离子电池体系中引入额外的锂源是补充活性锂损耗的一种有效手段。目前的研究中可以向正极或负极预锂化，其中锂源有金属锂或富锂的化合物或合金。其中研究较多的是向负极预锂化。利用金属锂作为锂源向负极预锂化是最直接有效的预锂化手段。利用金属锂对锂电池体系预锂化又分为锂带预锂化和锂粉预锂化。锂带预锂化技术相对成熟，但是，由于锂带的厚度控制较为困难，导致对负极的预锂化不易控制，造成预锂化过量而导致锂电池发生析锂现象，容易引起安全风险。锂粉预锂化可以通过精确控制锂粉添加量和改善分散手段对负极进行精准预锂化，是目前产业界和学术界竞相研究的课题。

目前利用锂粉预锂化的方法有很多，大体可分为干法预锂化和湿法预锂化。干法预锂化主要采用静电吸附和振动洒涂，但是存在锂粉飘浮现象，大量的锂粉飘浮在空气中不但存在极大的安全隐患，还有害于操作人员的身体健康。随后尝试采用湿法工艺对锂粉进行分散，解决了锂粉飘浮的问题。但是采用这种湿法预锂化，在实际操作过程中，操作所处的环境(温度、湿度、气氛组成)和操作时长都会对锂粉实际发挥的比容量有影响，导致在实际应用中为了提升首次库伦效率，使电池能量密度和循环性能达到最优，就要求最优化锂粉的添加量。以往确定惰性锂粉的添加量，需要依靠经验值并结合大量摸索工作。如此降低了预锂化工艺的工作效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种测试预锂化锂粉的比容量的方法及其应用。采用该方法测出的锂粉有效比容量对实际预锂化过程中锂粉的添加量具有指导性作用，从而提高了预锂化过程中惰性锂粉的利用率，减少了惰性锂粉的用量，降低了预锂化工艺的成本，在提升锂电池能量密度的同时满足市场对电池成本降低的要求。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种测试预锂化锂粉的比容量的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将惰性锂粉、粘结剂、导电剂和有机溶剂混合，以便形成锂粉浆料；

(2)将所述锂粉浆料转移到集流体上，干燥并辊压，以便得到工作电极；