[发明专利]一种锂离子电池及提高其容量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种提高锂离子电池容量的方法及采用该方法制得的锂离子电池。

背景技术

作为一种能量密度高和绿色环保的新能源，锂离子电池将是未来新能源的发展趋势。锂离子电池的制作工艺一般包括搅拌、涂膜、冷压、裁片、卷绕、化成、容量、注液等步骤，其中化成是一个十分关键的步骤，关系到整个电池的性能，包括首次充放电效率，循环寿命，高温性能等等。目前商品化锂离子电池一般采用能够可逆嵌脱锂离子的石墨或无定形炭作为负极材料，在锂离子电池化成过程中，有机电解液会在碳负极表面发生还原、分解，形成一层电子绝缘、锂离子可导的固体电解质界面膜(solid electrolyte interphase，简称SEI)，在此过程中会消耗一部分的锂，从而导致电池首次充放电过程中，存在巨大的不可逆容量。

目前改善锂离子电池石墨负极首次效率的方法主要是通过控制原材料，这种方法对石墨负极首次效率的提高是有限的，同时对原材料的要求高，材料加工过程也需要更苛刻的石墨化等等过程，所有这些手段都无疑增加了材料的成本。

另一种方法是通过加入外来锂源提供负极表面形成SEI需要的锂，从而提高锂离子电池容量。例如，公开号为US5567474；US5776369；US5976403；US6706447；US7276314的美国FMC公司的专利公开了在锂离子电池中引入锂源的技术。其主要通过在电池负极极片表面印刷稳定的锂金属粉末SLMP，通过压延的方法将此金属粉末固定在电池负极片上，锂金属粉由于颗粒细小，很快溶解在极片中，在负极活性物质表面形成一种类似固体电解质相界面膜的物质(SEI)，从而提高电池负极的首次效率，最终使得全电池的容量得到提高。但是由于该金属锂粉的比表面积高，对环境的湿度要求苛刻，湿度通常需要控制在＜2％。而且金属锂粉SLMP的添加除了刷上去没有更好的方法，因此电池的一致性也很难保证。此外，金属锂粉的储存和运输条件也很苛刻，难于工业化。

有鉴于此，确有必要提供一种操作简单、对环境要求低、所制作的产品一致性高的提高锂离子电池容量的方法及使用该方法制作的电池。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种操作简单、对环境要求低、所制作的产品一致性高的提高锂离子电池容量的方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高锂离子电池容量的方法，在电芯外部设置除正极和负极以外的第三电极，具体包括以下步骤：

A、第三电极的制作：将含有锂离子正极活性材料的极片裁剪为电芯的宽度和长度，并在极片边缘保留或清洗出空白集流体焊接导电极耳，形成第三电极；

B、隔离膜的制作：将隔离膜裁减为电芯的高度，隔离膜的宽度要超出第三电极宽度，小于电芯的铝箔包装袋宽度；

C、将裁剪好的隔离膜与第三电极片依次叠放在待化成的电芯的上，焊接在第三电极上的导线从电芯的气袋边引出，然后将铝箔包装袋对折包住电芯，并对铝箔包装袋的边缘进行密封；

D、注入电解液，接通负极和第三电极，对电池进行特定时间的预充电后，终止预充电，然后接通电池的正极和负极对电池进行化成和整形；

F、将电池气袋剪开，将C步放进去的第三电极及隔离膜取出，然后对电池气袋边进行密封，继续进行其他操作直至电池制作完毕。

所述锂离子活性材料为锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂或者锰钴镍氧中的任意一种。

所述第三电极设置在电芯的正上方或侧边。

所述第三电极可重复使用。

相对于现有技术，本发明通过第三电极引入锂源对待化成的电池进行预充电，将第三电极的一定量锂转移到负极上，作为负极表面形成SEI膜所需之锂，从而在不增加正极活性物质使用量的情况下提高阳极的首次效率和电池的容量。这一方法不仅操作简单，对环境要求低，可以在通常的环境下进行操作，所制作的产品一致性高，而且使用过的第三电极还可以重复使用，不浪费。此外，第三电极上的锂源选择范围广，任何能够提供锂的物质均可，而且第三电极的在裸电芯上的放置位置并没有特别的限制，如此可以节约时间。所使用的第三电极在最后电池整形的过程中被取出，这样就可以达到在不增加电池厚度的情况下，提高电池的容量，或在保持电池容量的情况下将电池做得更薄，更窄或更短。

本发明还提供一种锂离子电池，其由上述的制备方法制得。

所述锂离子电池为钢壳电池，铝壳电池或铝塑膜包装电池。