[发明专利]一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法

说明书

本发明提供一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法，将SiO_x、导电石墨、CMC以及SBR­均匀混合于适量去离子水中形成粘稠的溶液；涂倒在铜箔上，均匀地涂布在铜箔上，真空干燥得到干燥的负极片；用冲压机冲压成圆形的电极片，称重并记录，将高纯锂金属薄片轻轻压在SiO_x负极片上，并在二者之间加入锂离子电池用电解液，并减压密封，确保电解液均匀分布，记录预锂化时间，并在需要的时间将二者分离，得到预锂化后的负极；预锂化后的SiO_x负极片组装成锂离子电池，测试其首次库伦效率。所述提高锂离子电池氧化亚硅负极首次库伦效率的方法，其目的提高锂电池的实际比容量，更好地利用氧化亚硅负极发挥其高比容量优势。

技术领域

本发明涉及一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法，应用于锂离子电池氧化亚硅负极预锂化领域。

背景技术

硅具有3579mAh/g的高容量，低的脱锂电位（≈0.4V vs. Li |Li⁺），相对低的电压滞后和高的电压效率，并且其前驱体（如二氧化硅）含量高、成本低。因此，硅及硅的化合物（如氧化亚硅）被认为是最有前途，能取代石墨，成为锂离子电池负极的材料之一。然而，到目前为止，氧化亚硅负极还存在着严重的缺陷，如在循环过程中较大的体积变化以及较低的首次库仑效率等问题。

采用氧化亚硅纳米结构、碳硅复合以及表面包覆处理等方法可以有效的解决氧化亚硅负极体积膨胀的问题，然而，由于氧化亚硅负极表面固体电解质界面膜（SEI）的形成和其它副反应等消耗了数量可观的锂源，会导致锂离子电池有着很低的首次库伦效率，导致电池实际容量比大幅下降。为了更好地利用氧化亚硅负极发挥其高比容量优势，开发合适的方法来减少氧化亚硅负极在首次循环中的不可逆容量损失极为重要。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法，以便提高锂电池的实际比容量。

本发明目的通过下述方案实现：一种对锂离子电池氧化亚硅负极预锂化提高首次库伦效率的方法，通过将金属锂片轻轻压在制好的氧化亚硅负极片上来实现锂电池负极的预锂化，提高首次库伦效率，包括以下步骤：

（1）将80wt%的氧化亚硅（SiO_x）、10wt%的导电石墨、5wt%的羧甲基纤维素钠（CMC）以及5wt%的丁苯橡胶（SBR）均匀混合于去离子水中，形成粘稠的溶液；

（2）将（1）中的溶液倒在铜箔上，用刮刀将溶液均匀地涂布在铜箔上，涂布完成后放入真空干燥箱中以除去水分，得到干燥的负极片；

（3）取出干燥的负极片，用冲压机冲压成设定形状的电极片，称重并记录，然后将这些SiO_x负极片放入真空干燥箱保存；

（4）将高纯锂金属薄片轻轻压在SiO_x负极片上，并在二者之间加入锂离子电池用电解液，减压密封，确保电解液均匀分布，记录预锂化时间，并在需要的时间将二者分离，得到预锂化后的SiO_x负极片；

（5）用（4）中预锂化后的SiO_x负极片组装成锂离子电池，测试其首次库伦效率。

本发明将金属锂片轻轻压在制作好的氧化亚硅负极片上，在二者之间加入锂离子电池用电解液，然后减压密封，能够确保电解液在金属锂片和氧化亚硅负极片之间均匀分布，使负极片的预锂化能反应地更均匀。

在上述方案基础上，步骤（2）中涂布的厚度为100μm，真空干燥的温度为110℃，干燥时间为12h。

在上述方案基础上，步骤（3）中冲压机冲出负极片直径为14mm的圆片。

在上述方案基础上，步骤（4）中锂金属薄片直径为14mm的圆片，纯度≥99%。

在上述方案基础上，步骤（4）中锂离子电池用电解液用量为200μL，减压压强为10^-1 mbar；