[发明专利]一种清除锂离子电池正负极表面的锂枝晶的方法

说明书

本发明涉及一种清除锂离子电池正负极表面的锂枝晶的方法，其通过使用电磁冲击波冲击正负极表面的固态电介质界面膜(SEI膜)，从而清除了在化成过程中在正负极表面产生的微量锂枝晶，大大减少、甚至避免了在电池循环使用过程中锂枝晶的进一步形成，从而提高了固态锂离子电池的循环可靠性及倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种清除锂离子电池正负极表面的锂枝晶的方法。

背景技术

随着新能源技术的日益发展，锂电池行业成为新能源领域发展的潮流。高能量密度、小型化和高安全性是锂离子电池未来发展的必然要求。传统的锂离子电池通常采用石墨作为负极，这导致锂离子电池在输出的电压和能量上存在短板，已经难以满足高比能电池的设计需求。锂金属作为负极材料具有较高的容量，在一定程度上能够显著提高电池系统的容量。然而，使用金属锂作为锂离子电池的负极极易产生锂枝晶，影响电池寿命和安全性，同时也会消耗大量电解液。

目前，为了抑制锂枝晶的形成，最常用的方法有三种，分别是：(1)采用双层聚合物电解质；(2)在聚合物中或在界面处加入填料，形成无机修饰层；以及(3)保护层移植。虽然这些方法能够抑制锂枝晶的生长，但不能将其去除。随着电池的循环使用，锂枝晶将缓慢生长，最终影响锂离子电池的使用寿命和安全性。

因此，需要开发一种能够清除锂离子电池正负极表面的锂枝晶的方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种清除锂离子电池正负极表面的锂枝晶的方法，其通过使用电磁冲击波冲击正负极表面的固态电介质界面膜(SEI膜)，从而清除了在化成过程中在正负极表面产生的微量锂枝晶，大大减少、甚至避免了在电池循环使用过程中锂枝晶的进一步形成，从而提高了固态锂离子电池的循环可靠性及倍率性能。

此外，经研究发现，液态锂离子电池中锂枝晶的形成速度较快，而固态锂离子电池中锂枝晶的形成速度较慢。因此，固态锂离子电池使金属锂作为负极材料使用成为可能，可以提高电池的能量密度。因此，本发明还提供一种固态锂离子电池的制备方法，该方法通过制备固态电解质膜以及通过使用电磁冲击波冲击正负极表面的SEI膜，可以清除在化成过程中在正负极表面产生的微量锂枝晶；并且相比于液态锂离子电池，可以大大减少、甚至避免在电池循环使用过程中锂枝晶的进一步形成，从而提高了固态锂离子电池的循环可靠性及倍率性能。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案。

一种清除锂离子电池正负极表面的锂枝晶的方法，包括：

通过化成在锂离子电池的正负极表面形成SEI膜之后，采用电磁冲击波冲击所述SEI膜，从而清除在所述化成过程中在所述正负极表面产生的锂枝晶。

优选地，所述电磁冲击波的冲击能为0.6-1.2MPa，冲击频率为10-50Hz。如果电磁冲击波的冲击能低于0.6MPa，将难以击碎正负极表面产生的锂枝晶，相反，如果电磁冲击波的冲击能高于1.2MPa，就会对正负极表面形成的SEI膜产生显著破坏作用。如果电磁冲击波的频率设置过低，就会降低清除正负电极表面的锂枝晶的效率，相反，如果电磁冲击波的频率设置过高，将会使电磁冲击波发生器产生冲击能量浪费。

在本发明中，可采用电磁冲击波发生器发射电磁冲击波。利用电磁冲击波聚焦冲击SEI膜，可充分击碎正负电极在化成过程中产生的微量锂枝晶，从而大大减少、甚至避免了在电池循环使用过程中锂枝晶的进一步形成，提高固态锂离子电池的循环可靠性及倍率性能。

本发明还提供一种固态锂离子电池的制备方法，包括：

制备固态锂离子电池的正极和金属锂负极；

将所述正极、所述金属锂负极和隔膜制成电芯；

对所述电芯进行化成，从而在所述正极和所述金属锂负极的表面均形成SEI膜；