[发明专利]一种负极预锂化及同时得到SEI膜的方法、负极和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种负极预锂化及同时得到SEI膜的方法、负极和锂离子电池。所述方法包括以下步骤：(1)在负极极片表面附着金属锂层，得到预锂化负极极片；(2)对步骤(1)所述预锂化负极极片烘烤，然后通入反应气体进行反应，得到表面含有SEI膜的预锂化负极极片；其中，SEI膜包括含锂化合物。本发明通过在负极极片预锂化后进行原位生成SEI膜的处理，得到了致密稳定的SEI膜，提升了锂离子电池的能量密度和长循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种负极预锂化及同时得到SEI膜的方法、负极和锂离子电池。

背景技术

近年来随着新能源汽车和储能行业的快速发展，锂离子电池的应用越来越广泛，但目前锂离子电池存在能量密度低、循环寿命短、安全性差等问题，其中，正极活性材料提供的活性锂会在储存或者循环过程中发生不可逆反应，其中主要反应是在电池化成过程中形成固体电解质界面(SEI膜)，以及在循环过程中负极表面会持续形成SEI膜消耗活性锂导致电池容量衰减和循环寿命缩短，尤其在硅基负极体系中表现明显，通过极片预锂化弥补SEI膜消耗损失的活性锂可以有效提升锂离子电池的能量密度和循环寿命。

电池在首次充放电(化成)过程中，固体电解质界面(SEI膜)是在电池首次充放电中，通过电极材料与电解液在固液相界面发生反应形成，其中无机成分主要包括氧化锂、氮化锂、氟化锂、碳酸锂等。现有化成工艺复杂且无法保证构建稳定致密的SEI膜，同时会造成电池不可逆容量损失。

CN110034336A公开了一种形成稳定SEI膜的电池化成方法，所述电池化成方法包括以下步骤：(1)在待化成电池的电极上施加电压进行线性扫描，得到预构建SEI膜的电池；(2)对步骤(1)所述预构建SEI膜的电池进行SEI膜重整，得到重整SEI膜的电池；(3)对步骤(2)所述重整SEI膜的电池的电极上施加电压进行线性扫描，得到化成后的电池。该文献中的方法工艺复杂，成本高，不适合大规模工业化。

CN109802109A公开了一种预锂化电池硅基负极并同时形成SEI膜的方法，该方法以氧化亚硅、惰性锂粉、1-氟癸作为原料，有机溶剂为溶剂实现硅基负极的预锂化处理并同时形成人造SEI膜，该方法中使用到金属锂粉和有机溶剂，极易发生燃烧，存在安全风险，因此对预锂化工艺条件要求苛刻。

因此，如何得到致密稳定的负极SEI膜，同时有效地提升电池的电化学性能，是亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种负极预锂化及同时得到SEI膜的方法、负极和锂离子电池。本发明通过在负极极片预锂化后进行原位生成SEI膜的处理，得到了致密稳定的SEI膜，提升了锂离子电池的能量密度和长循环性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种负极预锂化及同时得到SEI膜的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)在负极极片表面附着金属锂层，得到预锂化负极极片；

(2)对步骤(1)所述预锂化负极极片烘烤，然后通入反应气体进行反应，得到表面含有SEI膜的预锂化负极极片；

其中，SEI膜包括含锂化合物。

本发明中，所述负极极片为常规负极极片，其中包括负极活性物质、导电剂和粘结剂；负极活性物质为常规的负极材料，包括但不限于石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、纳米碳、单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅合金、单质锡、锡氧化合物、锡碳复合物、锡合金或钛酸锂中的任意一种或至少两种的组合；导电剂包括但不限于导电炭黑、超导炭黑、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、石墨烯或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合，粘结剂包括但不限于聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚丙烯或聚乙烯中的任意一种或至少两种的组合。