CN109346679A - 一种利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法，可解决现有锂离子电池循环性能较差的技术问题。包括在氩气保护的手套箱内研磨氮化锂粉体材料；混合NMP和PVDF，真空搅拌制成胶业，胶液粘度控制3000‑6000mPa·s；加入研磨后的氮化锂粉体，真空搅拌；利用涂布机将制好的氮化锂浆料均匀涂覆于正极片表面并烘干、碾压；随后匹配相应负极片按照传统工艺制成电池。本发明制造过程简单，现有锂离子电池生产设备即可满足装置要求，适于工业化生产应用；氮化锂分布在正极片表面，电池的倍率性能影响小；氮化锂在正极片表面分布均匀，有利于形成致密而均匀的SEI膜；经过氮化锂补锂的锂离子电池循环寿命得以改善。

Description

一种利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法。
背景技术
随着生活水平的提高，私家车数量越来越多，环境压力日趋加大，同时石油能源日益枯竭，包括我国在内的大多数国家均开始布局新能源汽车的研发与使用。目前，可用的新能源汽车的储能方式包括锂离子电池、飞轮电池以及氢燃料电池。在众多的储能方式中，锂离子电池因兼具能量密度高和价格相对低廉的优势而广泛应用。
使用锂离子电池的纯电动汽车与燃油车相比存在续航里程不足的缺陷，汽车市场对锂离子电池能量密度提出来越来越高的要求。目前，正极主材用LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，负极主材用硅/硅氧碳/石墨复合材料的三元锂离子电池具有最高的能量密度，却也有循环性能差的缺陷。改善三元电池的循环性能成为其推广应用的关键因素之一。
发明内容
本发明提出的一种利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法，可解决现有锂离子电池循环性能较差的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法，包括以下步骤：
（1）称取所需氮化锂，于手套箱中研磨激活，手套箱内冲入氩气保护，研磨完成后密封保存；所述氮化锂的质量百分比为锂离子电池阴极主材的1%到2%。在惰性气体保护条件下通过研磨氮化锂激活其电化学性能。
（2）称取所需NMP和PVDF，真空搅拌制成胶液，胶液粘度控制10000-30000mPa·s；随后加入研磨后的氮化锂粉体，真空搅拌；
NMP即N-甲基吡咯烷酮，用于分散粘结剂和氮化锂，以达到均匀涂抹的目的；
PVDF即聚偏氟乙烯，作为粘接剂使氮化锂紧密涂覆于极片表面，避免脱落。
（3）利用涂布机将制好的氮化锂浆料均匀涂覆在经过碾压的正极片表面并烘干；利用碾压机碾压正极片；
（4）其它按照锂离子电池叠片生产工艺进行。
由上述技术方案可知，本发明利用涂布工艺将氮化锂均匀涂覆于正极片表面，负极使用硅/硅氧碳/石墨复合材料作为主材，随后按锂离子电池传统生产工艺制成电池。
本发明的优点是：制造过程简单，现有锂离子电池生产设备即可满足装置要求，适于工业化生产应用；氮化锂分布在正极片表面，电池的倍率性能影响小；氮化锂在正极片表面分布均匀，有利于形成致密而均匀的SEI膜；经过氮化锂补锂的锂离子电池循环寿命得以改善。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明利用氮化锂改进锂离子电池的生产流程图；
图3为不同氮化锂添加量（0%，1%，2%）的首次重放电曲线图；
图4为不同氮化锂添加量（0%，1%，2%）的循环放电曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1和图2所示，本实施例所述的利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法，包括：
在制备锂离子电池之前，先利用氮化锂对正极片进行处理；
包括以下步骤，
S10、氮化锂预处理；
S20、把处理好的氮化锂制成浆液；
S30、把氮化锂浆液涂抹在正极片上并烘干；
S40、碾压烘干后的正极片；
S50、把碾压后的正极片搭配负极片，按照锂离子电池叠片生产工艺进行，制备出锂离子电池。
具体实施例如下：
（1）氮化锂预处理：在手套箱内称取氮化锂1kg，用玛瑙研钵充分研磨，研磨完成后密封保存待用；
（2）制浆：分别称取NMP 600g，PVDF 6.7kg并投入搅拌釜，真空搅拌4h制成胶液，分散速率800r/min，温度控制20-50℃；将研磨后的氮化锂粉体加入搅拌釜，真空搅拌8h，分散速率1000r/min，加NMP调节粘度3000-6000mPa·s；
（3）取三元正极片（主材为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2）利用涂布机将制好的氮化锂浆料均匀涂覆在正极片表面，控制涂布面密度0.4±0.1g/m2(1%)，并烘干；
（4）利用碾压机碾压正极片，碾压后厚度控制在126±2μm;
（5）搭配已碾压的负极片（主材为硅/硅氧碳/石墨复合材料），经叠片、焊接、注液、分容、封口制成全电池；步骤三至步骤五均需要在露点低于-50℃的条件下进行。
由图3可见，采用本发明添加1%到2%的氮化锂对锂离子电池容量影响小；
由图4可知，采用用本发明添加1%到2%的氮化锂可以大幅改善锂离子电池的循环寿命。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法，其特征在于：在制备锂离子电池之前，先利用氮化锂对正极片进行处理；
具体包括以下步骤，
S10、氮化锂预处理；
S20、把处理好的氮化锂制成浆液；
S30、把氮化锂浆液涂抹在正极片上并烘干；
S40、碾压烘干后的正极片；
S50、把碾压后的正极片搭配负极片，按照锂离子电池叠片生产工艺进行，制备出锂离子电池。
2.根据权利要求1所述的利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法，其特征在于：所述步骤S10中氮化锂预处理包括，称取所需氮化锂，置入手套箱中研磨激活，研磨完成后密封保存。
3.根据权利要求1所述的利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法，其特征在于：所述步骤S10中氮化锂预处理包括，称取所需氮化锂，置入手套箱中研磨激活，同时在手套箱内冲入氩气，研磨完成后密封保存。
4.根据权利要求3所述的利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法，其特征在于：所述步骤S20中把处理好的氮化锂制成浆液，包括称取所需NMP和PVDF，真空搅拌制成胶液，胶液粘度控制10000-30000mPa·s；
然后加入研磨后的氮化锂粉体，真空搅拌。
5.根据权利要求1所述的利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法，其特征在于：所述步骤S30把氮化锂浆液涂抹在正极片上并烘干，包括利用涂布机将制好的氮化锂浆料均匀涂覆在经过碾压的正极片表面并烘干。
6.根据权利要求1所述的利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法，其特征在于：所述步骤30和步骤50均需要在露点低于-50℃的条件下进行。
7.根据权利要求1所述的利用氮化锂提升锂离子电池循环寿命的方法，其特征在于：所述氮化锂的质量百分比为锂离子电池阴极主材的1%到2%。
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