[发明专利]一种锂离子电池预锂化正极极片及锂离子电池的制备方法

说明书

本发明提供一种锂离子电池预锂化正极极片及锂离子电池的制备方法，所述正极极片包括集流体以及设置于所述集流体表面的正极浆料，所述正极浆料包括氮化锂。所述锂离子电池预锂化正极极片的制备方法包括：将所述正极浆料涂覆于集流体表面，进行烘干和辊压得到正极极片。所述预锂化正极极片可以实现锂离子电池首周库伦效率的提升，同时可保持电池比能量在较高水平。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池预锂化正极极片及锂离子电池的制备方法。

背景技术

目前锂离子电池在人类生活中占据着不可或缺的地位，从电子通讯到交通出行，无一不是锂离子电池起着供能作用。随着人们生活质量的提高，对锂离子电池的容量要求也随之增长。作为锂离子电池的重要组成部分，负极材料对锂离子电池的性能具有重大影响。商业化锂离子电池负极材料主要是碳素类材料及硅碳类材料，相比于正极材料而言，负极材料比容量较高，但是其首周库伦效率通常较低，碳素类材料可以达到90％，而硅基材料仅能达到80％。造成此现象的原因，是锂离子电池首周充放电过程中，部分锂离子与电解液成分在负极材料表面生成SEI膜，损失一部分容量，导致首周库伦效率较低。低库伦效率意味着需配比更多正极材料，以补充该部分容量损失。而正极材料配比的增大，则带来电池整体重量的增加，及能量密度的下降。

为了解决负极材料首效较低的问题，人们研究了预锂化技术。预锂化策略目前主要应用在锂离子电池中，其主要目的，在于抵消锂离子电池化成过程中消耗掉的锂离子，从而提高电池的首次效率。主要包括三种方法：负极片预化成，如CN 105190958 B，CN110178252 A，CN 110521033 A，可最大程度模拟SEI膜的形成，但其操作较为复杂，难以实现大规模应用；负极添加锂粉如CN 108321438 A，CN 110010863 A，可在负极制浆过程中添加，也可在负极极片表面喷涂锂粉，操作相对简便，但锂粉操作安全性难以保障；正极添加预锂化材料，如CN 108365174 A，如Li₂O₂等可提供丰富Li⁺的材料，可直接在正极制浆时加入，安全性相对有保障，可较大程度保留生产设备和工艺，但其预锂化材料在释放锂离子后仍存在于电池中，占据一定质量，降低其质量比能量。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种锂离子电池预锂化正极极片及锂离子电池的制备方法，所述预锂化正极极片可以实现锂离子电池首周库伦效率的提升，同时可保持电池比能量在较高水平。

为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

本发明目的之一在于提供一种锂离子电池预锂化正极极片，所述正极极片包括集流体以及设置于所述集流体表面的正极浆料，所述正极浆料包括氮化锂。

本发明中，选用氮化锂作为预锂化材料。氮化锂具有高理论比容量，达2309mAh/g，因此只需添加少量即可实现对电池首周库伦效率的提高。同时，氮化锂作为预锂化材料，分解所产生的氮气不与电池中各材料发生副反应，无不良影响。且对于软包装电池，在工艺制备过程中包括抽气封口工艺，可有效除去预锂化所产生的氮气。总结来说，氮化锂添加到正极作为预锂化材料，可同时实现提高首周库伦效率和保证电池质量比能量的目标。

作为本发明优选的技术方案，所述正极浆料还包括导电剂、粘结剂、正极材料以及溶剂。

优选地，所述氮化锂、导电剂、粘结剂以及正极材料的质量比为(0.5～3):(1～4):(1～3):(90～97.5)，如1.0:1.5:1.5:96、1.2:2.0:1.8:95、2.0:2.0:2.0:94或2.5:3:2.5:92等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其它未列举的数值同样适用。