CN111244555A - 一种高比例硅负极固相补锂工艺 - Google Patents

一种高比例硅负极固相补锂工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN111244555A
CN111244555A CN201910958248.1A CN201910958248A CN111244555A CN 111244555 A CN111244555 A CN 111244555A CN 201910958248 A CN201910958248 A CN 201910958248A CN 111244555 A CN111244555 A CN 111244555A
Authority
CN
China
Prior art keywords
negative electrode
lithium
silicon
electrolyte
inert gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910958248.1A
Other languages
English (en)
Inventor
张伟
陆彦文
叶欢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Zenio New Energy Battery Technologies Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Zenio New Energy Battery Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Zenio New Energy Battery Technologies Co Ltd filed Critical Jiangsu Zenio New Energy Battery Technologies Co Ltd
Priority to CN201910958248.1A priority Critical patent/CN111244555A/zh
Publication of CN111244555A publication Critical patent/CN111244555A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

一种高比例硅负极固相补锂工艺，在电芯组装和电解液灌封之间增加一个真空或者惰性气体保护干燥加热工艺，具体步骤如下：S1：在负极的硅氧比例达到40%以上时对负极进行补锂，弥补硅氧负极首次不可逆容量损失；S2：在加注电解液前，通过叠片或者卷绕工艺将复合好的锂硅负极与匹配的正极组成电芯，电芯放入真空或含有惰性气体的干燥箱；进行加热；S3：将经过此工艺处理后的电芯加注电解液并开始进行化成工艺；在补锂卷芯入壳与注液化成两个工艺之间增加了一个真空（或者惰性气体保护）干燥加热工艺，实现了相对快速的固相嵌锂，避免了注入电解液后的大量产热问题。

Description

一种高比例硅负极固相补锂工艺
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及硅氧负极的补锂领域。
背景技术
硅氧材料作为锂电池负极材料具有极高的理论比容量（＞2100mAh/g），有望成为替代储锂容量较低的石墨类的新一代负极材料。但其在充放电过程中存在，首次充放电效率低的问题。目前主要采用负极补锂技术或者正极补锂技术。本专利主要针对高比例硅氧负极补锂后的注液化成工艺。
目前的硅氧负极掺杂比例通常在25%以下，此时对负极使用如锂粉、锂箔等进行补锂后，因为嵌锂量小可以直接注液化成。但是当硅氧负极掺杂比例大于等于40%以上时，如果对补完锂的负极直接注液化成，由于嵌锂量较大，反应较快，此时会产生大量的热量，可能会导致电池起火等极大的安全隐患，使用本专利工艺后可以成功解决注液后发热量大，避免电池起火等风险。
发明内容
发明目的：解决高比例硅氧负极（硅氧占负极比例＞40%）补锂后，注液化成时的产热问题，避免安全风险，提升生产效率。
技术方案：一种高比例硅负极固相补锂工艺，其特征在于，在电芯组装和电解液灌封之间增加一个真空或者惰性气体保护干燥加热工艺，具体步骤如下：
S1：在负极的硅氧比例达到40%以上时对负极进行补锂，弥补硅氧负极首次不可逆容量损失；
S2：在加注电解液前，通过叠片或者卷绕工艺将复合好的锂硅负极与匹配的正极组成电芯，电芯放入真空或含有惰性气体的干燥箱；进行加热；
S3：将经过此工艺处理后的电芯加注电解液并开始进行化成工艺。
本发明的进一步的技术方案为：S1步骤中的锂，锂状为固相锂金属单体。
本发明的进一步的技术方案为：固相锂金属单体为锂粉、锂箔。
本发明的进一步的技术方案为：S2步骤中加热的温度为25℃-60℃；
本发明的进一步的技术方案为：S2步骤中加热的时间为（2h-8h）。
本发明的进一步的技术方案为：其特征在于惰性气体为氩。
此工艺可以应用于锂电池的制备。
有益效果：在补锂卷芯入壳与注液化成两个工艺之间增加了一个真空（或者惰性气体保护）干燥加热工艺，降低反应速度，实现了相对快速的固相嵌锂，避免了注入电解液后的大量产热问题。
附图说明
图1 是现有电芯的制造工艺流程图；
图2 是本申电芯的制造工艺流程图；
图3补锂结束后未发生嵌锂反应图；
图4在真空中45℃加热4小时，补锂结束后部分发生嵌锂反应未完全嵌入图；
图5在空气中45℃加热6小时示意图，补锂结束后发生嵌锂反应基本完全嵌入图。
具体实施方式
该发明创造主要应用于锂离子电池领域，具体讲，涉及一种高比例硅氧负极的补锂到加入电解液化成前的一个关键补锂工艺。
实施例1：S1：在负极的硅氧比例达到40%以上时对负极进行补锂锂箔等固相锂金属单体弥补硅氧负极首次不可逆容量损失。S2：通过叠片或者卷绕工艺将复合好的（锂硅）负极与匹配的正极组成电芯（此时未加注电解液）后放入真空干燥箱（或加入惰性气体）。进行真空加热（惰性保护气体加热），加热的温度为25℃，加热时间为2h。S3：将经过此工艺处理后的电芯加注电解液并开始进行化成工艺。
实施例2：S1：在负极的硅氧比例达到40%以上时对负极进行补锂锂箔等固相锂金属单体弥补硅氧负极首次不可逆容量损失。S2：通过叠片或者卷绕工艺将复合好的（锂硅）负极与匹配的正极组成电芯（此时未加注电解液）后放入真空干燥箱（或加入惰性气体）。进行真空加热（惰性保护气体加热），加热的温度为45℃，加热时间为4h。S3：将经过此工艺处理后的电芯加注电解液并开始进行化成工艺。结果如图4所示。图3是补锂结束后未发生嵌锂反应示意图。
实施例3：S1：在负极的硅氧比例达到40%以上时对负极进行补锂锂箔等固相锂金属单体弥补硅氧负极首次不可逆容量损失。S2：通过叠片或者卷绕工艺将复合好的（锂硅）负极与匹配的正极组成电芯（此时未加注电解液）后放入真空干燥箱（或加入惰性气体）。进行真空加热（惰性保护气体加热），加热的温度为45℃,加热时间为6h。S3：将经过此工艺处理后的电芯加注电解液并开始进行化成工艺。
实施例4：S1：在负极的硅氧比例达到40%以上时对负极进行补锂锂箔等固相锂金属单体弥补硅氧负极首次不可逆容量损失。S2：通过叠片或者卷绕工艺将复合好的（锂硅）负极与匹配的正极组成电芯（此时未加注电解液）后放入真空干燥箱（或加入惰性气体）。进行真空加热（惰性保护气体加热），加热的温度为45℃, 加热时间为6h。S3：将经过此工艺处理后的电芯加注电解液并开始进行化成工艺。
实施例5；S1：在负极的硅氧比例达到40%以上时对负极进行补锂锂箔等固相锂金属单体弥补硅氧负极首次不可逆容量损失。S2：通过叠片或者卷绕工艺将复合好的（锂硅）负极与匹配的正极组成电芯（此时未加注电解液）后放入真空干燥箱（或加入惰性气体）。进行真空加热（惰性保护气体加热），加热的温度为60℃, 加热时间为8h。S3：将经过此工艺处理后的电芯加注电解液并开始进行化成工艺。
本申请基与锂金属与硅氧负极材料因为电势差产生的自发缓慢固相嵌锂原理，通过控制温度和时间，实现固相补锂。解决了当高比例硅氧负极（硅氧占负极含量＞40%以上），由于补锂量较大，加入电解液时，锂金属与硅氧负极因为固液界面产生的快速嵌锂反应带来的快速产热对安全及电池本身的问题。实现了安全生产。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书其等效物界定。

Claims (7)

1.一种高比例硅负极固相补锂工艺，其特征在于，在电芯组装和电解液灌封之间增加一个真空或者惰性气体保护干燥加热工艺，具体步骤如下：
S1：在负极的硅氧比例达到40%以上时对负极进行补锂，弥补硅氧负极首次不可逆容量损失；
S2：在加注电解液前，通过叠片或者卷绕工艺将复合好的锂硅负极与匹配的正极组成电芯，电芯放入真空或含有惰性气体的干燥箱；进行加热；
S3：将经过此工艺处理后的电芯加注电解液并开始进行化成工艺。
2.根据权利要求1所述的一种高比例硅负极固相补锂工艺，其特征在于，S1步骤中的锂，锂状态为固相锂金属单体。
3.根据权利要求2所述的一种高比例硅负极固相补锂工艺，其特征在于，固相锂金属单体为锂粉、锂箔。
4.根据权利要求1或2所述的一种高比例硅负极固相补锂工艺，其特征在于，S2步骤中加热的温度为25℃-60℃。
5.根据权利要求1或2所述的一种高比例硅负极固相补锂工艺，其特征在于，S2步骤中加热的时间为（2h-8h）。
6.根据权利要求1或2所述的一种高比例硅负极固相补锂工艺，其特征在于，其特征在于惰性气体为氩。
7.权利要求1－6的应用，应用于锂电池的制备。
CN201910958248.1A 2019-10-10 2019-10-10 一种高比例硅负极固相补锂工艺 Pending CN111244555A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910958248.1A CN111244555A (zh) 2019-10-10 2019-10-10 一种高比例硅负极固相补锂工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910958248.1A CN111244555A (zh) 2019-10-10 2019-10-10 一种高比例硅负极固相补锂工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111244555A true CN111244555A (zh) 2020-06-05

Family

ID=70875795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910958248.1A Pending CN111244555A (zh) 2019-10-10 2019-10-10 一种高比例硅负极固相补锂工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111244555A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015072793A (ja) * 2013-10-03 2015-04-16 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池の製造方法
CN104600347A (zh) * 2014-12-26 2015-05-06 合肥奥福表面处理科技有限公司 一种锂电池制造过程中注液前烘烤的方法
CN104993098A (zh) * 2015-06-10 2015-10-21 中航锂电（洛阳）有限公司 补锂负极片及其制备方法、锂离子超级电容器、锂离子电池
CN105742613A (zh) * 2016-04-18 2016-07-06 宁德新能源科技有限公司 一种负极极片和锂离子电池
CN106960945A (zh) * 2016-01-11 2017-07-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 富锂负极片及二次电池
CN109411694A (zh) * 2018-10-22 2019-03-01 天齐锂业（江苏）有限公司 一种金属锂复合负极及其制备方法与应用
CN109792046A (zh) * 2017-07-31 2019-05-21 株式会社Lg化学 二次电池用负极的制造方法和二次电池用负极

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015072793A (ja) * 2013-10-03 2015-04-16 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池の製造方法
CN104600347A (zh) * 2014-12-26 2015-05-06 合肥奥福表面处理科技有限公司 一种锂电池制造过程中注液前烘烤的方法
CN104993098A (zh) * 2015-06-10 2015-10-21 中航锂电（洛阳）有限公司 补锂负极片及其制备方法、锂离子超级电容器、锂离子电池
CN106960945A (zh) * 2016-01-11 2017-07-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 富锂负极片及二次电池
CN105742613A (zh) * 2016-04-18 2016-07-06 宁德新能源科技有限公司 一种负极极片和锂离子电池
CN109792046A (zh) * 2017-07-31 2019-05-21 株式会社Lg化学 二次电池用负极的制造方法和二次电池用负极
CN109411694A (zh) * 2018-10-22 2019-03-01 天齐锂业（江苏）有限公司 一种金属锂复合负极及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021109965A1 (zh) 一种锂离子电池电极材料及其制备方法
US9281516B2 (en) Cathode material of lithium ion secondary battery and method for manufacturing the same
CN104425806B (zh) 一种锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池
CN102629695A (zh) 一种高容量锂离子动力电池及其制备方法
JP5435469B2 (ja) 全固体リチウムイオン二次電池における負極材および全固体リチウムイオン二次電池の製造方法
JP7443350B2 (ja) 電子設備、電気化学デバイスに使用される充電方法、端末及び記憶媒体
WO2021023131A1 (zh) 电解液、锂离子电池及装置
CN104577031A (zh) 一种锂离子动力电池注液化成方法及锂离子动力电池
JP2019040759A (ja) 全固体電池の製造方法
CN102376972A (zh) 锂离子电池及提高离子电池高温存储性能的方法
CN102055020A (zh) 解决以钛酸锂为负极的动力锂离子电池胀气问题的方法
CN111224068A (zh) 一种用于锂电池的金属锂负极和锂电池
CN115632158B (zh) 二次电池及用电装置
CN111244555A (zh) 一种高比例硅负极固相补锂工艺
CN109686944B (zh) 一种碳包覆锂合金复合电极材料及其制备方法
CN202905855U (zh) 一种锂离子二次电池
CN106252760B (zh) 一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法
CN116247158A (zh) 一种全固态电池及其制备方法
CN106356533A (zh) 一种圆柱锂离子电池负极极片材料及制备方法
CN114156457B (zh) 一种氮磷共掺杂多孔碳包覆的硅基材料的制备方法
CN115148994A (zh) 一种预锂化硅氧复合材料及其制备方法、负极极片、电池和应用
CN115312856A (zh) 一种锂电池非燃电解液及其应用
JP2011034693A (ja) リチウム金属負極及びリチウム金属二次電池
CN115360452A (zh) 一种利用废旧动力电池制备锂电池负极材料的方法
CN103215554B (zh) BiFeO3钠离子电池阳极材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200605

RJ01 Rejection of invention patent application after publication