RU2404489C1

RU2404489C1 - Method for manufacturing of lithium-ion accumulator

Info

Publication number: RU2404489C1
Application number: RU2009114383/07A
Authority: RU
Inventors: Евгений Алексеевич Чудинов (RU); Евгений Алексеевич Чудинов
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2010-11-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: negative electrode on the basis of this or that form of carbon is exposed to preliminary formation of surface layer even before assembly of accumulator during discharge of galvanic element in dry air medium, and the element consists of this electrode, lithium-metal counter electrode in medium of nonaqueous electrolyte, containing sulfur dioxide. Irreversible capacitance of lithium-ion accumulators manufactured with application of electrodes that have been through preliminary moulding is reduced by 85-95%, discharge capacitance increases by 17-24%.

EFFECT: reduction of irreversible capacitance, improved discharge capacitance of lithium-ion accumulator.

9 ex, 2 cl

Description

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве литий-ионного аккумулятора.The invention relates to the electrical industry and can be used in the manufacture of a lithium-ion battery.

Способы повышения разрядной емкости литий-ионного аккумулятора за счет технологических приемов авторам не известны. Известны способы повышения разрядной емкости только отдельных электродов. В основном разрядную емкость увеличивают за счет применения новых более высокоэнергетических материалов с высокой электронной проводимостью.The authors do not know how to increase the discharge capacity of a lithium-ion battery due to technological techniques. Known methods for increasing the discharge capacity of only individual electrodes. Basically, the discharge capacity is increased through the use of new higher-energy materials with high electronic conductivity.

Литий-ионный аккумулятор [1] по своим удельным электрохимическим характеристикам превосходит все известные типы аккумуляторов, при этом обладает рядом недостатков, таких как повышенная необратимая емкость в первом цикле заряда и высокая стоимость.The lithium-ion battery [1] surpasses all known types of batteries in its specific electrochemical characteristics, while it has several disadvantages, such as increased irreversible capacity in the first charge cycle and high cost.

Отличительной особенностью и недостатком литий-ионного аккумулятора является необходимость формирования в первом цикле заряда на поверхности углеродного материала отрицательного электрода защитного слоя из продуктов восстановления компонентов электролита. Данный процесс должен быть необратимым, что и определяет наличие необратимой емкости. Величина необратимой емкости в зависимости от применяемого электролита и активного материала отрицательного электрода составляет от 60 до 300 мА·ч/г [1], что составляет от 16 до 80% от теоретической емкости графита и 42-206% от практической емкости такого катодного материала, как LiCoO₂. Из этого следует, что для компенсации необратимой емкости необходим значительный избыток активной массы положительного электрода, что значительно снижает разрядную емкость аккумулятора и повышает его себестоимость в следствие дороговизны используемых катодных материалов на основе LiCoO₂.A distinctive feature and disadvantage of the lithium-ion battery is the need to form in the first charge cycle on the surface of the carbon material a negative electrode of the protective layer from the products of the recovery of electrolyte components. This process must be irreversible, which determines the presence of an irreversible capacity. The value of the irreversible capacity, depending on the used electrolyte and the active material of the negative electrode, is from 60 to 300 mA · h / g [1], which is from 16 to 80% of the theoretical capacity of graphite and 42-206% of the practical capacity of such a cathode material, like LiCoO ₂ . It follows that to compensate for the irreversible capacity, a significant excess of the active mass of the positive electrode is required, which significantly reduces the discharge capacity of the battery and increases its cost due to the high cost of the used cathode materials based on LiCoO ₂ .

Необратимая емкость аккумулятора в основном складывается за счет формирования поверхностного слоя на углеродном материале отрицательного электрода.The irreversible capacity of the battery is mainly due to the formation of a surface layer on the carbon material of the negative electrode.

Для снижения необратимой емкости на отрицательном электроде применяют различные способы:To reduce the irreversible capacity on the negative electrode, various methods are used:

- введение в электролит SO₂ [2, 3], и CO₂ [4, 5], способствующих формированию на поверхности углеродного электрода защитного слоя из продуктов восстановления данных компонентов при более высоких потенциалах, чем потенциалы восстановления компонентов основного электролита;- introduction of SO ₂ [2, 3] and CO ₂ [4, 5] into the electrolyte, which contribute to the formation on the surface of the carbon electrode of a protective layer from the products of the recovery of these components at higher potentials than the recovery potentials of the components of the main electrolyte;

- введение в электролит краун-эфиров [5, 6];- introduction of crown ethers into the electrolyte [5, 6];

- использование электролитов на основе диметилкарбоната (ДМК), диэтилкарбоната (ДЭК) и этиленкарбоната (ЭК) [1];- the use of electrolytes based on dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC) and ethylene carbonate (EC) [1];

- введение в активную массу графитового электрода сажи с удельной поверхностью 40 м²/г [5].- introduction of carbon black into the active mass of a graphite electrode with a specific surface of 40 m ² / g [5].

Общим недостатком вышеприведенных способов является то, что они лишь частично снижают необратимую емкость и ограничивают ее формирование первым циклом заряда. Имеющая место в данных способах необратимая емкость, также требует компенсации за счет избытка массы и объема положительного электрода, что также способствует снижению объемных и весовых характеристик аккумулятора.A common disadvantage of the above methods is that they only partially reduce the irreversible capacity and limit its formation by the first charge cycle. The irreversible capacity that occurs in these methods also requires compensation due to the excess mass and volume of the positive electrode, which also helps to reduce the volume and weight characteristics of the battery.

Для снижения необратимой емкости на отдельном отрицательном электроде в полуэлементе с литиевым противоэлектродом, т.е. не в составе литий-ионного аккумулятора, применяют метод короткого замыкания [7, 8] графитового электрода с литиевым электродом, позволяющий снизить необратимую емкость, затраты электричества на первый цикл заряда. Установлено, что данный способ не только не снижает значения обратимой емкости, но в ряде случаев приводит к ее существенному росту.To reduce the irreversible capacity on a separate negative electrode in a half cell with a lithium counter electrode, i.e. not as part of a lithium-ion battery, the method of short circuiting [7, 8] of a graphite electrode with a lithium electrode is used, which allows to reduce the irreversible capacity, the cost of electricity for the first charge cycle. It was found that this method not only does not reduce the values of the reversible capacity, but in some cases leads to its significant growth.

Заряд промышленно выпускаемых литий-ионных батарей в основном ведут комбинированным способом [9]. Вначале в течение 2-3 ч ведут заряд током 1C время до достижения заданного напряжения (в основном от 4 до 4,2 В). Далее заряд ведут потенциостатическим способом при данном напряжении до снижения тока до 3-5% от начального, до состояния полного заряда. При этом необратимая емкость составляет более 20% от закладываемой емкости.The charge of industrially produced lithium-ion batteries is mainly carried out by a combined method [9]. Initially, a charge of 1C time is conducted for 2-3 hours until the specified voltage is reached (mainly from 4 to 4.2 V). Next, the charge is conducted in a potentiostatic way at a given voltage until the current decreases to 3-5% from the initial, to the state of full charge. In this case, the irreversible capacity is more than 20% of the capacity to be laid.

Задачей изобретения является увеличение массогабаритных характеристик литий-ионного аккумулятора за счет снижения необратимой емкости и повышения разрядной емкости.The objective of the invention is to increase the overall dimensions of a lithium-ion battery by reducing irreversible capacity and increasing discharge capacity.

Техническим результатом изобретения является повышение разрядной емкости и снижение необратимой емкости литий-ионного аккумулятора.The technical result of the invention is to increase the discharge capacity and reduce the irreversible capacity of a lithium-ion battery.

Указанный технический результат достигается тем, что способ повышения разрядной и снижения необратимой емкости литий-ионного аккумулятора включает формирование поверхностного слоя на отрицательном электроде до сборки литий-ионного аккумулятора. Формирование поверхностного защитного слоя производится в среде сухого воздуха в открытой гальванической ванне с использованием в качестве противоэлектрода металлического лития, и в качестве электролита - раствора диоксида серы в неводном электролите, разрядом полученной гальванической пары до разности потенциалов 1,0±0,2 В или полного разряда до разности потенциала 0,0 В с последующей сборкой литий-ионного аккумулятора, причем сборку аккумулятора производят из полученных электродов сразу или из электродов, прошедших 2-3 рабочих цикла постоянной плотностью тока в заданном интервале напряжения 0,0-1,5 В с конечным напряжением 1,5 В.The specified technical result is achieved by the fact that the method of increasing the discharge and reducing the irreversible capacity of the lithium-ion battery includes forming a surface layer on the negative electrode before assembling the lithium-ion battery. The formation of the surface protective layer is carried out in dry air in an open galvanic bath using lithium metal as a counter electrode, and as a solution of sulfur dioxide in a non-aqueous electrolyte, by discharging the obtained galvanic pair to a potential difference of 1.0 ± 0.2 V or full discharge to a potential difference of 0.0 V with subsequent assembly of a lithium-ion battery, and the battery is assembled from the obtained electrodes immediately or from electrodes that have passed 2-3 duty cycles constant current density in a given voltage range of 0.0-1.5 V with a final voltage of 1.5 V.

Формирование можно производить путем частичного разряда постоянной плотностью тока до достижения заданного конечного напряжения или на постоянную внешнюю нагрузку, или по способу короткого замыкания через амперметр до сообщения электроду определенной емкости.The formation can be carried out by partial discharge with a constant current density until a predetermined final voltage is reached, either by a constant external load, or by a short circuit through an ammeter until a specific capacitance is reported to the electrode.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Отрицательный электрод подвергается предварительной зарядке одним из предложенных ниже способов заряда в полуэлементе с литиевым металлическим электродом в среде электролита. В результате протекания процесса восстановления компонентов электролита в режиме разряда гальванического элемента на поверхности электрода образуется защитный слой, обладающий свойствами межфазного твердого электролита. Далее собирается аккумулятор с данным электродом и положительным электродом и соответствующим электролитом. В результате чего снижается масса и соответственно объем активной массы положительного электрода за счет того, что в собранном аккумуляторе не требуется проведение формирования поверхностного слоя на отрицательном электроде.The negative electrode is pre-charged by one of the following methods of charging in a semi-cell with a lithium metal electrode in an electrolyte environment. As a result of the recovery process of the electrolyte components in the discharge mode of the galvanic cell, a protective layer is formed on the electrode surface, which has the properties of an interphase solid electrolyte. Next, the battery is collected with this electrode and the positive electrode and the corresponding electrolyte. As a result, the mass and, accordingly, the volume of the active mass of the positive electrode is reduced due to the fact that the formation of the surface layer on the negative electrode is not required in the assembled battery.

В гальваническом элементе с углеродным электродом и литиевым противоэлектродом при использовании электролитов, содержащих диоксид серы SO₂ [10, 11], образуется источник тока системы Li/SO₂. При проведении разряда данного гальванического элемента до напряжения 1,0-1,2 В на поверхности отрицательного электрода происходит формирование защитного слоя из Li₂S₂O₄ [1].In a galvanic cell with a carbon electrode and a lithium counter electrode, using electrolytes containing sulfur dioxide SO ₂ [10, 11], a current source of the Li / SO _{2 system is formed} . When carrying out the discharge of this galvanic cell to a voltage of 1.0-1.2 V, a protective layer of Li ₂ S ₂ O ₄ is formed on the surface of the negative electrode [1].

Достоинство данного метода предварительной зарядки отрицательного электрода заключается в следующем.The advantage of this method of pre-charging the negative electrode is as follows.

При применении предварительной зарядки отрицательного электрода можно уменьшить количество активной массы положительного электрода минимум на 20% и соответственно толщину, что дополнительно освобождает объем, который может быть использован для размещения дополнительных электродных пар. Разрядная емкость положительного электрода, например, на основе LiCoO₂ составляет 140 мА·ч/г [1]. Практическая удельная объемная емкость электродов на основе LiCoO₂ составляет 0,39 А·ч/см³ (ρ₊=2,8 г/см³). Электрохимический эквивалент металлического лития превосходит эту величину в 5 раз и составляет величину 2,06 А·ч/см³ (3,86 А·ч/г, ρ_Li=0,534 г/см³), при этом стоимость лития ниже стоимости LiCoO₂, поэтому введение новой операции по предварительному заряду не только не повысит, а даже снизит себестоимость производства литий-ионного аккумулятора. Величина необратимой емкости отрицательного электрода на основе углеграфита составляет 60-300 мА·ч/г активной массы, а разрядной 250-350 мА·ч/г. Из этого следует, что для выработки аккумулятором разрядной емкости 1 Ач требуется 2,86-4 г активной массы отрицательного электрода и 7,14 г LiCoO₂. Необратимая емкость при реализации разрядной (обратимой) емкости 1 А·ч составит 171,6-1200 мА·ч (60-300 мА·ч/г). Для компенсации данной необратимой емкости потребуется 1,22-8,57 г LiCoO₂, что составляет от 17 до 120% от необходимой массы положительного электрода для реализации разрядной емкости аккумулятора 1 А·ч при применении в качестве коллекторов тока медной и алюминиевой фольги отрицательного и положительного электродов толщиной 20 мкм.When applying pre-charging of the negative electrode, it is possible to reduce the amount of active mass of the positive electrode by at least 20% and, accordingly, the thickness, which additionally frees up the volume that can be used to place additional electrode pairs. The discharge capacity of a positive electrode, for example, based on LiCoO ₂ is 140 mA · h / g [1]. The practical specific volumetric capacity of the electrodes based on LiCoO ₂ is 0.39 A · h / cm ³ (ρ ₊ = 2.8 g / cm ³ ). The electrochemical equivalent of lithium metal exceeds this value by 5 times and amounts to 2.06 A · h / cm ³ (3.86 A · h / g, ρ _Li = 0.534 g / cm ³ ), while the cost of lithium is lower than the cost of LiCoO ₂ Therefore, the introduction of a new preliminary charge operation will not only not increase, but even reduce the production cost of a lithium-ion battery. The value of the irreversible capacity of the negative electrode based on carbon graphite is 60-300 mA · h / g of active mass, and the discharge 250-350 mA · h / g. From this it follows that for the battery to produce a discharge capacity of 1 Ah, 2.86-4 g of the active mass of the negative electrode and 7.14 g of LiCoO _{2 are} required. Irreversible capacity when implementing a discharge (reversible) capacity of 1 A · h will be 171.6-1200 mA · h (60-300 mA · h / g). To compensate for this irreversible capacity, 1.22-8.57 g of LiCoO ₂ will be required, which is from 17 to 120% of the necessary mass of the positive electrode to realize the discharge capacity of the battery 1 Ah when using negative and copper foils as current collectors positive electrodes with a thickness of 20 microns.

Практическая удельная объемная емкость отрицательных электродов составляет 0,52-0,8 А·ч/см³ (ρ_-=2,1-2,3 г/см³), а на основе LiCoO₂ - 0,39 А·ч/см³ (ρ₊=2,8 г/см³), из этого следует, что соотношение объема (толщины) положительного и отрицательного электрода составляет 0,47-0,75. Следовательно, применение способа предварительной зарядки отрицательного электрода позволит высвободить в зависимости от толщины коллекторов тока и сепаратора до 25-30% объема. Заполнение высвободившегося объема дополнительными рабочими электродами ЛИА позволяет повысить разрядную емкость и мощность ЛИА на 15-25% в зависимости от габаритных размеров ЛИА и числа рабочих электродов.The practical specific volumetric capacity of negative electrodes is 0.52-0.8 A · h / cm ³ (ρ _- = 2.1-2.3 g / cm ³ ), and based on LiCoO ₂ - 0.39 A · h / cm ³ (ρ ₊ = 2.8 g / cm ³ ), it follows that the ratio of the volume (thickness) of the positive and negative electrode is 0.47-0.75. Therefore, the application of the method of pre-charging the negative electrode will release up to 25-30% of the volume, depending on the thickness of the current collectors and the separator. Filling the released volume with additional LIA working electrodes makes it possible to increase the LIA discharge capacity and power by 15-25% depending on the overall dimensions of the LIA and the number of working electrodes.

В качестве электролита можно использовать раствор LiClO₄ (LiPF₆ или LiBF₄) в индивидуальном растворителе (ПК, ДМЭ, АН, ЭК, ДМК, ДЭК) или их смеси с добавлением 5-20% SO₂. Для проведения предварительной зарядки отрицательного электрода ЛИА (углеграфитового) собирается гальванический элемент, в качестве отрицательного электрода - металлический литий, положительного - углеродный электрод, в качестве электролита - раствор диоксида серы в апротонном диполярном растворителе (соли LiClO₄, LiPF₆ или LiBF₄)) или их смеси.As an electrolyte, you can use a solution of LiClO ₄ (LiPF ₆ or LiBF ₄ ) in an individual solvent (PC, DME, AN, EC, DMK, DEK) or their mixture with the addition of 5-20% SO ₂ . To precharge the negative electrode of LIA (carbon-graphite), a galvanic cell is assembled, a lithium metal is used as a negative electrode, a carbon electrode is used as a positive electrode, and sulfur dioxide in an aprotic dipolar solvent (LiClO ₄ , LiPF ₆ or LiBF ₄ salts) is used as an electrolyte. or mixtures thereof.

Проведенные исследования показали, что образующийся поверхностный слой на углеродном электроде во время предварительной зарядки является компактным и пластичным, способным выдерживать многократное скручивание при сборке литий-ионного аккумулятора. Данный слой сохраняет свои характеристики и при хранении в сухой атмосфере сборочного бокса. Испытания литий-ионых аккумуляторов с отрицательными электродами, прошедшими предварительную зарядку, показали, что необратимая емкость первого цикла не превышает 3-5%, в отличие от 20% при заряде литий-ионных акумуляторов, изготовленных по классической схеме (в разряженном состоянии).Studies have shown that the surface layer formed on the carbon electrode during pre-charging is compact and plastic, able to withstand repeated twisting during assembly of the lithium-ion battery. This layer retains its characteristics when stored in a dry atmosphere of the assembly box. Tests of pre-charged lithium-ion batteries with negative electrodes showed that the irreversible capacity of the first cycle does not exceed 3-5%, in contrast to 20% when charging lithium-ion batteries made according to the classical scheme (in a discharged state).

Примеры осуществления способаExamples of the method

Пример 1. Проводят разряд полученной гальванической пары постоянной плотностью тока до достижения разности потенциалов 1,0 В. Далее электрод используется для сборки литий-ионного аккумулятора. Разрядная емкость 10 цикла литий-ионного аккумулятора типоразмера R6 (316, ААА) составила 186 мА·ч.Example 1. The resulting galvanic couple is discharged with a constant current density until a potential difference of 1.0 V is reached. Next, the electrode is used to assemble a lithium-ion battery. The discharge capacity of 10 cycles of a lithium-ion battery of size R6 (316, AAA) was 186 mAh.

Пример 2. Проводят разряд полученной гальванической пары постоянной плотностью тока до достижения разности потенциалов 0,0 В. Затем проводят заряд постоянной плотностью тока до достижения разности потенциалов 1,5 В. Далее электрод используется для сборки литий-ионного аккумулятора. Разрядная емкость 10 цикла литий-ионного аккумулятора типоразмера R6 (316, ААА) составила 190 мА·ч.Example 2. The resulting galvanic couple is discharged with a constant current density until a potential difference of 0.0 V is reached. Then, a constant current density is charged until a potential difference of 1.5 V is reached. Next, the electrode is used to assemble a lithium-ion battery. The discharge capacity of the 10th cycle of a lithium-ion battery of size R6 (316, AAA) was 190 mAh.

Пример 3. Проводят 2-3 цикла по способу 2. Далее электрод используется для сборки литий-ионного аккумулятора. Разрядная емкость 10 цикла литий-ионного аккумулятора типоразмера R6 (316, ААА) составила 193 мА·ч.Example 3. Spend 2-3 cycles according to method 2. Next, the electrode is used to assemble a lithium-ion battery. The discharge capacity of 10 cycles of a lithium-ion battery of size R6 (316, AAA) was 193 mAh.

Пример 4. Проводят разряд на постоянную внешнюю нагрузку 0.1-2 кОм полученной гальванической пары до достижения разности потенциалов 1 В. Далее электрод используется для сборки литий-ионного аккумулятора. Разрядная емкость 10 цикла литий-ионного аккумулятора типоразмера R6 (316, ААА) составила 184 мА·ч/г.Example 4. A discharge is carried out at a constant external load of 0.1-2 kOhm of the obtained galvanic pair until a potential difference of 1 V. is reached. Next, the electrode is used to assemble a lithium-ion battery. The discharge capacity of 10 cycles of a lithium-ion battery of size R6 (316, AAA) was 184 mA · h / g.

Пример 5. Проводят разряд на постоянную внешнюю нагрузку 0.1-2 кОм полученной гальванической пары до достижения разности потенциалов 0,1 В. Затем проводят заряд постоянной плотностью тока до достижения разности потенциалов 1,5 В. Далее электрод используется для сборки литий-ионного аккумулятора. Разрядная емкость 10 цикла литий-ионного аккумулятора типоразмера R6 (316, ААА) составила 187 мА·ч/г.Example 5. A discharge is carried out at a constant external load of 0.1-2 kOhm of the obtained galvanic pair until a potential difference of 0.1 V is reached. Then a constant current density charge is applied until a potential difference of 1.5 V is reached. Next, the electrode is used to assemble a lithium-ion battery. The discharge capacity of 10 cycles of a lithium-ion battery of size R6 (316, AAA) was 187 mA · h / g.

Пример 6. Проводят 2-3 цикла по способу 5. Далее электрод используется для сборки литий-ионного аккумулятора. Разрядная емкость 10 цикла литий-ионного аккумулятора типоразмера R6 (316, ААА) составила 190 мА·ч.Example 6. Spend 2-3 cycles according to method 5. Next, the electrode is used to assemble a lithium-ion battery. The discharge capacity of the 10th cycle of a lithium-ion battery of size R6 (316, AAA) was 190 mAh.

Пример 7. Проводят разряд полученной гальванической пары по методу короткого замыкания (через амперметр). Проводят измерение плотности тока и количества пропущенного электричества. Разряд прекращают при пропускании количества электричества, равного 180=1=20 мА·ч/г основного компонента (графита). Далее электрод используется для сборки литий-ионного аккумулятора. Разрядная емкость 10 цикла литий-ионного аккумулятора типоразмера R6 (316, ААА) составила 191 мА·ч.Example 7. Spend the discharge of the obtained galvanic pair by the method of short circuit (through ammeter). Measure the current density and the amount of transmitted electricity. The discharge is stopped when passing the amount of electricity equal to 180 = 1 = 20 mA · h / g of the main component (graphite). Further, the electrode is used to assemble a lithium-ion battery. The discharge capacity of 10 cycles of a lithium-ion battery of size R6 (316, AAA) was 191 mAh.

Пример 8. Проводят по способу 7 до достижения конечной емкости 480±20 мА·ч/г основного компонента (графита). Затем проводят заряд постоянной плотностью тока до достижения разности потенциалов 1,5 В. Далее электрод используется для сборки литий-ионного аккумулятора. Разрядная емкость 10 цикла литий-ионного аккумулятора типоразмера R6 (316, ААА) составила 197 мА·ч.Example 8. Carried out by method 7 to achieve a final capacity of 480 ± 20 mA · h / g of the main component (graphite). Then a charge is carried out with a constant current density until a potential difference of 1.5 V. is reached. Next, the electrode is used to assemble a lithium-ion battery. The discharge capacity of 10 cycles of a lithium-ion battery of size R6 (316, AAA) was 197 mAh.

Пример 9. Проводят по способу 8 до достижения конечной емкости 480±20 мА·ч/г основного компонента (графита). Затем проводят заряд постоянной плотностью тока до достижения разности потенциалов 1,5 В. Далее осуществляют 2-3 разрядно-зарядных постоянной плотностью тока (рекомендуется 50 мА/г). Далее электрод используется для сборки литий-ионного аккумулятора. Разрядная емкость 10 цикла литий-ионного аккумулятора типоразмера R6 (316, ААА) составила 201 мА·ч.Example 9. Carried out by method 8 to achieve a final capacity of 480 ± 20 mA · h / g of the main component (graphite). Then a charge is carried out with a constant current density until a potential difference of 1.5 V is reached. Next, 2-3 discharge-charge constant current densities are carried out (50 mA / g is recommended). Further, the electrode is used to assemble a lithium-ion battery. The discharge capacity of 10 cycles of a lithium-ion battery of size R6 (316, AAA) was 201 mA · h.

Разрядная емкость 10 цикла литий-ионных аккумуляторов типоразмера R6 (316, ААА), собранных и заряженных по общепринятой технологии [9], составила 154 Ач.The discharge capacity of 10 cycles of lithium-ion batteries of type R6 (316, AAA), assembled and charged by conventional technology [9], amounted to 154 Ah.

Экспериментальные данные показали увеличение разрядной емкости литий-ионного аккумулятора с габаритными размерами 134,5×55,5×56,5 мм с электродами, прошедшими предварительную зарядку (по методу короткого замыкания), по сравнению литий-ионным аккумулятором стандартной сборки в том же габарите в зависимости от конструкции на 17-24% (с 4,0 до 4,68-4,96 А·ч).Experimental data showed an increase in the discharge capacity of a lithium-ion battery with overall dimensions of 134.5 × 55.5 × 56.5 mm with pre-charged electrodes (using the short circuit method) compared to a standard-assembled lithium-ion battery of the same size depending on the design by 17-24% (from 4.0 to 4.68-4.96 Ah).

При этом энергию, равную 4,7 Вт·ч (1,68 А·ч), гальванического элемента Li/SO₂ [9, 10], возникающего при заряде отрицательного электрода в электролите, содержащем диоксид серы, можно использовать для питания электроприборов и т.д., а при заряде стандартного ЛИА от внешнего источника питания эта энергия безвозвратно теряется (не используется), что с учетом тепловых потерь и КПД приборов повышает себестоимость ЛИА.In this case, an energy of 4.7 Wh · h (1.68 A · h) of the Li / SO ₂ galvanic cell [9, 10] that occurs when a negative electrode is charged in an electrolyte containing sulfur dioxide can be used to power electrical appliances and etc., and when a standard LIA is charged from an external power source, this energy is irretrievably lost (not used), which, taking into account heat losses and the efficiency of devices, increases the LIA prime cost.

Источники информацииInformation sources

1. Кедринский И.А., В.Г. Яковлев Li-ионные аккумуляторы. Красноярск.: ИПК "Платина". 2002. 266 с.1. Kedrinsky I.A., V.G. Yakovlev Li-ion batteries. Krasnoyarsk .: IPK "Platinum". 2002.266 s.

2. Ein-Ely Y., Thomasand S.R., Roch V.R. // J. Electrochem. Sos.1996. V.143. № 9. p.L195-197.2. Ein-Ely Y., Thomasand S.R., Roch V.R. // J. Electrochem. Sos. 1996. V.143. No. 9. p.L195-197.

3. Электролитическое решение для перезаряжающейся литиевой батареи. Патент Корейской республики KR 20010016770, МКИ H01M 10/40, H01M 10/36. Заявл. 2001.03.05. Опубл 2002.04.25.3. Electrolytic solution for rechargeable lithium battery. Patent of the Republic of Korea KR 20010016770, MKI H01M 10/40, H01M 10/36. Claim 2001.03.05. Publ. 2002.04.25.

4. The Carrelation Between the Surface Chemistry and the Performance of Li-Carbon Intercalation Anodes for Rechargeable " Rocking-Chair " Type Batteries / D.Aurbach., Y.Ein-Eli., O.Chusid at al. // J. Electrochem. Sos. - 1993. - V.141. - №3 - P.603-614.4. The Carrelation Between the Surface Chemistry and the Performance of Li-Carbon Intercalation Anodes for Rechargeable "Rocking-Chair" Type Batteries / D.Aurbach., Y. Ein-Eli., O. Chusid at al. // J. Electrochem. Sos. - 1993. - V.141. - No. 3 - P.603-614.

5. Фиалков А.С. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе. - М.: Аспект-пресс. - 1997. - 720 с.5. Fialkov A.S. Carbon, interlayer compounds and composites based on it. - M .: Aspect-press. - 1997 .-- 720 s.

6. Dahn, J.R., Fong, R., Spoon, M.J. Suppression of staging in lithium-intercalated carbon by disorder in the host. // Physical Review В.-1990. - V.42. - № 10 - Р.6424-6429.6. Dahn, J.R., Fong, R., Spoon, M.J. Suppression of staging in lithium-intercalated carbon by disorder in the host. // Physical Review B.-1990. - V.42. - No. 10 - R.6424-6429.

7. Кулова Т.Л., Скундин A.M. Электрохимия. 2002. Т.38. № 12. С.1457-1465.7. Kulova T.L., Skundin A.M. Electrochemistry. 2002.V. 38. No. 12. S.1457-1465.

8. Чудинов Е.А. Метод заряда углеродных электродов литий-ионного аккумулятора. Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология/ Иван. гос.хим.-технол. ун-т. - Иваново, 1958 - 2005.- Т.48. - № 8, С.45-49.8. Chudinov EA The method of charging carbon electrodes of a lithium-ion battery. News of higher educational institutions. Chemistry and chemical technology / Ivan. State Chemical and Technological un-t - Ivanovo, 1958 - 2005.- T. 48. - No. 8, p. 45-49.

9. Хрусталев Д.А. Аккумуляторы. М.: Изумруд, - 2003. - 224 с.9. Khrustalev D.A. Batteries M .: Emerald, - 2003 .-- 224 p.

10. Кедринский И.А., Дмитренко В.Е., Грудянов И.И. Литиевые источники тока. М.: Энергоиздат.1992. 240 с.10. Kedrinsky I.A., Dmitrenko V.E., Grudyanov I.I. Lithium current sources. M .: Energoizdat. 1992. 240 s.

11. Li/SO₂ аккумулятор. Патент РФ 2242825, МКИ 7 Н01М 10/40, Н01М 6/14. Заявл. 2003.05.23. Опубл. 2004.12.20.11. Li / SO ₂ battery. RF patent 2242825, MKI 7 H01M 10/40, H01M 6/14. Claim 2003.05.23. Publ. 2004.12.20.

Claims

1. A method of manufacturing a lithium-ion battery, including the formation of a surface layer on a negative electrode even before the battery is assembled in dry air in an open galvanic bath using lithium metal as a counter electrode and an electrolyte — a solution of sulfur dioxide in a non-aqueous electrolyte by discharge of the obtained galvanic pairs to a potential difference of 1.0 ± 0.2 V or a full discharge to the absence of a potential difference with the subsequent assembly of a lithium-ion battery, the battery assembly roizvodyat obtained from electrodes immediately or electrodes held constant density 2-3 cycle charge-discharge current in a predetermined range of potentials from the absence of the potential difference to 1.5 V, the latter process is charged to a potential difference of 1.5 V.

2. The method according to claim 1, characterized in that the formation of the surface layer is carried out by partial discharge with a constant current density until a predetermined final voltage is reached, or with a constant external load, or by a short circuit through an ammeter until the electrode is informed of a certain capacity.