本发明涉及锂离子电池生产,尤其是指一种电极补锂方法及锂电池的制备方法。
背景技术:
1、锂离子电池由于其能量密度高,循环寿命长等优点,而广泛用于电动汽车,数码电子设备,航空航天载具等领域。锂离子电池在首次充电过程中,负极表面会形成sei膜,即厚度为5-50nm的固体电解质膜,在传统的锂离子电池单体的生产工艺中,通常是将裸电芯卷绕或叠片组装完成后,整体放入电池外壳中并注入电解液进行化成处理,这会导致了电池单体中的锂离子电池浓度整体下降,继而造成电池容量降低,并引起首次效率的降低,电池循环寿命潜力下降的问题出现。
2、在本领域中,为解决上述问题目前多采取向负极补充锂离子的方法以改善电池首次效率降低的问题,延长电池的循环寿命。而现有的补锂技术方式较多,而常用的是以下两种方式:第一种方式是先通过压辊将锂带覆盖到正负极片表面对正负极进行补锂,如公开号为cn113690400a的中国专利文献《一种极片补锂方法及极片补锂装置》,第二种方式则是通过将负极在卷绕或叠片前先进行首次充电,在组装裸电芯前完成预锂化,形成sei膜,进而完成补锂。
3、第一种方式补锂效果显著,生产方案简单,但其在生产过程中涉及到锂金属的使用,而锂金属在空气环境中进行补锂操作的,其会与空气中的水分、氧气发生反应生成氢氧化锂,并在生产过程中放热,而锂带或补锂极片的存在形态都是经过卷绕后形成的,这会导致锂带或补锂极片热集中并且引发局部温度过高,导致锂带冒烟,燃烧的可能性加剧,使得生产过程的安全性降低。而第二种方式虽然能够保证电池的首次效率和循环寿命,但其最终形成的sei膜中存在活性锂,无法使活性锂与空气中的氧气和水分隔绝,进而容易影响在生产过程中的转运和存储的安全性问题。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是:提供一种电极补锂方法及锂电池的制备方法,在确保补锂效果的同时,提高电极运输和存储的安全性。
2、为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
3、电极的补锂方法,包括以下步骤:
4、s1:对负极片进行预锂化:在反应腔中通入惰性气体,形成惰性气体气氛,将负极片置入含水量低于200ppm的电解液中进行充电,所述负极片进行充电时的电流倍率为0.1c~3c且惰性气体气氛中水分含量小于500ppm,使负极片的表面形成sei膜;
5、s2:对负极片进行压膜:对负极片进行干燥处理后,对负极片的表面压膜包覆。
6、为了解决上述问题,本发明采用的另一个技术方案为:
7、一种锂电池的制备方法,包括以下步骤:
8、s1:分别制备正极浆料和负极浆料;
9、s2:对正极浆料和负极浆料分别匀浆,将匀浆后的正极浆料和负极浆料分别涂布于正集流体和负集流体表面,形成正极片和负极片,对正极片和负极片进行烘烤后分别卷绕备用,形成正极极片卷和负极极片卷;
10、s3:将正极极片卷和负极极片卷分别通过权利要求1~7任一所述的电极补锂方法进行预锂化,并将极片卷展平;
11、s4:对预锂化后的正极片和负极片依次进行模切和扫粉后,在惰性气体气氛中叠片制成裸电芯,依次进行封装处理后得到锂电池。
12、本发明的有益效果在于:在惰性气体气氛中将负极片置入含水量低于200ppm的电解液中进行充电,使电极片在预锂化的过程中与空气隔绝,并且控制电解液和惰性气体气氛中的含水量,降低电极片与水分发生反应的概率,进而减少氢氧化锂的产生,同时控制充电速率,在确保补锂效果的同时减少电极片中不可逆锂化物的生成。并在负极片预锂化完成后对负极片进行覆膜,使得电极片与空气隔离,同时也是的负极片的面与面之间不会发生接触,避免局部过热,使得本发明能够在确保补锂效果的同时,提高电极片运输存储过程中的安全性。此外,本发明中仅对负极片进行预锂化处理,不消耗电池内部的活性锂,使得补锂效果得到进一步改善。
1.电极的补锂方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的电极的补锂方法,其特征在于,所述压膜的具体步骤为,在负极片厚度方向上的两侧分别包覆压覆膜并使位于负极片厚度方向上两侧的压覆膜超出负极片的部分粘合。
3.根据权利要求2所述的电极的补锂方法,其特征在于,所述压覆膜的基材的材质为pp、pe、pvc或pvdc。
4.根据权利要求2或3所述的电极的补锂方法,其特征在于,所述压覆膜的厚度为8~32μm。
5.根据权利要求1所述的电极的补锂方法,其特征在于,所述电解液的成分包括六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(三氟甲基磺胺)亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三(五氟苯基)硼烷、三(五氟硼烷)磷、三(五氟苯基)硅烷中、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸乙酯、碳酸甲丙酯、卤代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯、γ-丁内酯和γ-戊内酯中的至少两种。
6.根据权利要求1所述的电极的补锂方法,其特征在于,所述负极片进行充电时的电流倍率为0.1c~1c。
7.根据权利要求1所述的电极的补锂方法,其特征在于,所述电解液的温度为15℃~35℃。
8.一种锂电池的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
9.根据权利要求8所述的一种锂电池的制备方法,其特征在于,所述正极浆料包括聚偏二氟乙烯、super-p、碳纳米管-硫和lfp,且聚偏二氟乙烯、super-p、碳纳米管-硫和lfp的比例为1.73-1.83:1.31-1.43:29.03-31.25:65.71-67.71。
10.根据权利要求8所述的一种锂电池的制备方法,其特征在于,所述负极浆料包括羧甲基纤维素、super-p、石墨、硬碳和丁苯橡胶,且羧甲基纤维素、super-p、石墨、硬碳和丁苯橡胶的比例为1.16-1.24:2.23-2.33:41.98-42.16:17.96-18.06:1.3-1.38:34.91-35.37。