CN103035952B - 一种锂离子电池电解液注液方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电解液注液方法，包括如下步骤：步骤一、将包含富锂负极膜片的待注液电芯和电解液一起进行降温处理；步骤二、将温度范围为‑50~10℃的电解液注入到步骤一处理好的电芯中；步骤三、将完成步骤二处理的电芯进行真空静置处理，处理时间小于24h；步骤四，将完成步骤三处理的电芯升温至25~55℃，然后再进行活化反应。通过上述方法可以有效的控制预锂化过程中的嵌锂速度，改善充放电过程中的石墨剥离问题，提高SEI的结构稳定性；同时提高首次效率和容量，改善电池循环性能。

Description

一种锂离子电池电解液注液方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电解液注液方法。
背景技术
现阶段锂离子电池的广泛应用对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。在锂离子电池体系中，首次充放电效率主要由阳极的首次效率决定，因此提高阳极的首次效率可以有效的提高电池的首次效率和放电容量，从而实现电池能量密度的提升。
为了提高电芯首次库伦效率，许多研究人员进行了研究，并取得了一些成果，如公开号为CN02124684.X的中国专利申请提到将锂金属粉末、阳极材料和非水液体混合形成浆料，将浆料涂覆到集流体上，然后干燥浆液；该方法虽然能够起到补锂作用，最终实现提高电芯的首次库伦效率的目的。申请号为CN96192340.7的日本专利申请采用将金属锂片覆盖在阳极片表面，然后卷绕制成电池，再灌注电解液的方法制备锂离子电池。公开号为JP2005038720的日本专利申请则提到采用真空蒸镀的方法在负极片表面蒸发成一层金属锂层，制作成电池来提高电池的首次效率。同时，锂电池技术领域有两种补锂方式；一“湿法补锂”，采用在惰性气氛中，将有机锂溶液喷洒或滴加于负极片表面，使有机锂溶液中的锂通过化学嵌锂进入负极片中，然后干燥负极片；二“干法补锂”，通过将锂金属粉末均匀分散在负极膜片表面，在经过后续的冷压得到负极膜片，进一步制作成电池来达到提高首次效率的目的。
方法虽然不尽相同，但是却有一些共同的问题，我们在大量的实验后发现，当负极材料为石墨时，由于首次嵌锂的驱动力过大，导致形成的SEI膜结构不稳定，极容易发生石墨剥离的现象，从而影响首次效率的提升，降低石墨的容量，破坏了极片的完整性，并对循环性能有恶化的作用。
同时，通过实验还证明石墨在预先锂化的过程中，嵌锂反应的速度极大影响着石墨剥离的程度。而石墨嵌锂的反应速度又与电解液的电导率是紧密联系的，通过改变电解液的温度又可以对电解液的电导率进行控制。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池电解液注液方法，该方法可以有效的控制预锂化过程中的嵌锂速度，改善充放电过程中的石墨剥离问题，提高SEI的结构稳定性；同时提高首次效率和容量，改善电池循环性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种锂离子电池电解液注液方法，包括如下步骤：
步骤一、将包含富锂负极膜片的待注液电芯和电解液一起进行降温处理；
步骤二、将温度范围为-50~10℃的电解液注入到步骤一处理好的电芯中；
步骤三、将完成步骤二处理的电芯进行真空静置处理，处理时间小于24h；
步骤四，将完成步骤三处理的电芯升温至25~55℃，然后再进行活化反应。
作为本发明所述的锂离子电池电解液注液方法的一种改进，电解液的电导率小于5Ms/cm, 其中电导率过高则不能起到控制嵌锂速度的作用。
作为本发明所述的锂离子电池电解液注液方法的一种改进，在真空静置期间，电池维持低温反应，其温度范围为-50~10℃。
作为本发明所述的锂离子电池电解液注液方法的一种改进，抽真空的真空度为0.085~0.095MPa。
本发明的有益效果在于：本发明包括如下步骤：步骤一、将包含富锂负极膜片的待注液电芯和电解液一起进行降温处理；步骤二、将温度范围为-50~10℃的电解液注入到步骤一处理好的电芯中；步骤三、将完成步骤二处理的电芯进行真空静置处理，处理时间小于24h；步骤四，将完成步骤三处理的电芯升温至25~55℃，然后再进行活化反应。通过上述方法可以有效的控制预锂化过程中的嵌锂速度，改善充放电过程中的石墨剥离问题，提高SEI的结构稳定性；同时提高首次效率和容量，改善电池循环性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明及其有益效果进行详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
对比例，锂离子电池电解液注液方法：通过将锂金属粉末均匀分散在负极膜片表面，在经过后续的冷压得到负极膜片，接着将正极极片与隔离膜一起进行卷绕，封装得到待注液电芯；将所述电芯在常温下（25℃）注入电解液，真空静置24h，其真空度为0.095MPa，静置期间，维持温度在25℃；接着在45℃条件下进行活化反应，测试电芯的首次效率和容量。
实施例 1，一种锂离子电池电解液注液方法，包括如下步骤：
步骤一、将锂金属粉末均匀分散在负极膜片表面，在经过后续的冷压得到负极膜片，接着将正极极片与隔离膜一起进行卷绕，封装得到待注液电芯，然后将待注液电芯和电解液一起进行降温处理；
步骤二、当电解液为-50℃时注入到待注液电芯中，其中将电解液的电导率控制在1Ms/cm；
步骤三、将完成步骤二处理的电芯真空静置24h，在真空静置期间，电池维持低温反应，其温度为-50℃，其抽真空的真空度为0.085MPa。
步骤四，将完成步骤三处理的电芯升温至25℃，然后再进行活化反应。
实施例 2，一种锂离子电池电解液注液方法，包括如下步骤：
步骤一、将锂金属粉末均匀分散在负极膜片表面，在经过后续的冷压得到负极膜片，接着将正极极片与隔离膜一起进行卷绕，封装得到待注液电芯，然后将待注液电芯和电解液一起进行降温处理；
步骤二、当电解液为0℃时注入到待注液电芯中，其中将电解液的电导率控制在3Ms/cm；
步骤三、将完成步骤二处理的电芯真空静置15h，在真空静置期间，电池维持低温反应，其温度为2℃，其抽真空的真空度为0.09MPa。
步骤四，将完成步骤三处理的电芯升温至40℃，然后再进行活化反应。
实施例 3，一种锂离子电池电解液注液方法，包括如下步骤：
步骤一、将锂金属粉末均匀分散在负极膜片表面，在经过后续的冷压得到负极膜片，接着将正极极片与隔离膜一起进行卷绕，封装得到待注液电芯，然后将待注液电芯和电解液一起进行降温处理；
步骤二、当电解液为10℃时注入到待注液电芯中，其中将电解液的电导率控制在4.99Ms/cm；
步骤三、将完成步骤二处理的电芯真空静置1h，在真空静置期间，电池维持低温反应，其温度为10℃，其抽真空的真空度为0.095MPa。
步骤四，将完成步骤三处理的电芯升温至55℃，然后再进行活化反应。
如下表为电池测试性能比较（四种电芯的阳极膜片加入同样重量的锂金属粉末）：
分组 注液电解液温度(℃) 真空度(Mpa) 静置温度(℃) 活化温度(℃) 首次效率 首次放电容量(mAh)
对比例 25 0.095 25 45 59% 1003
实施例1 -50 0.085 -50 25 91% 1547
实施例2 0 0.09 2 40 78% 1326
实施例3 10 0.095 10 55 71% 1207
上表中，电芯的设计容量与首次效率为1564mAh和92%，从实施例与对比例得到以下结果，对比例中电芯出现了大量的石墨剥离，导致首次效率和容量低；实施例中由于注入的电解液温度以及静置温度的控制可以控制预锂化的反应速度，-50℃时由于电导率更低，对于石墨剥离有很好的抑制，得到更高的首次效率及容量。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (4)

1.一种锂离子电池电解液注液方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将包含富锂负极膜片的待注液电芯和电解液一起进行降温处理；
步骤二、将完成步骤一降温处理的温度范围为-50~10℃的电解液注入到步骤一处理好的电芯中；
步骤三、将完成步骤二处理的电芯进行真空静置处理，处理时间小于24h；
步骤四，将完成步骤三处理的电芯升温至25~55℃，然后再进行活化反应。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液注液方法，其特征在于：电解液的电导率小于5Ms/cm。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液注液方法，其特征在于：在真空静置期间，电池维持低温反应，其温度范围为-50~10℃。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池电解液注液方法，其特征在于：在真空静置期间，抽真空的真空度为0.085~0.095MPa。
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