[发明专利]一种锂离子二次电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子二次电池的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长、无污染等优点，已广泛应用于移动通讯、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等领域。这些领域不仅要求可逆容量高、循环/贮存寿命长、安全性好、成本低等，还要求具有优良的倍率充放电性能和高低温性能。

锂离子电池的性能与其固体电解质界面膜（SEI膜）密切相关。优良的SEI膜（致密、高的导锂性和电子绝缘性、良好的热稳定性和化学稳定性）可极大的提高电池的综合性能。

研究表明，SEI膜是一层几十纳米到几百纳米的非均质镶嵌型薄膜。靠近碳的一侧是一层由无机成分（Li₂CO₃、LiF、Li₂O、LiOH等）组成的致密层，靠近电解质的一侧则是由有机或聚合物成分（ROCO₂Li、ROLi、(ROCO2Li)₂等）组成的多孔层。由于热力学上生成无机锂化合物的倾向更大，故使得生成SEI膜的性能取决于无机锂化合物的结构与组成。

SEI膜无机成分中，电子绝缘性、热稳定性和化学稳定性的优劣排序是：LiF>Li₂O(LiOH)>Li₂CO₃；导锂性的优劣排序是：Li₂CO₃ >Li₂O(LiOH)> LiF。因此，当SEI膜组分中LiF含量偏高时，其具有较好的电子绝缘性、热稳定性和化学稳定性，但其导锂性较差，因此，其电池具有良好的高温贮存性能，但其倍率充放电性能较差；相反，SEI膜组分中Li₂CO₃含量偏高时，其电池的高温贮存性能较差，而其倍率充放电性能较好。

因此，如何使制备的SEI膜既具有高的电子绝缘性、良好的热稳定和化学稳定性的同时又具有良好的导锂性，是提高锂离子电池综合性能亟需解决的问题。

发明内容

本发明为解决现有技术中电池化成制备的SEI膜无法在具有高的电子绝缘性、良好的热稳定性和化学稳定性的同时具有良好的导锂性，导致电池的倍率充放电性能差，或者高温储存性能差的技术问题，提供一种具有优良的高温稳定性和倍率充放电性能的锂离子二次电池的制备方法。

本发明提供了一种锂离子二次电池的制备方法，该方法包括向装配有电池极芯的电池壳体中注入非水电解液，然后将该注入非水电解液的电池进行化成；其中，所述的化成分为三阶段进行，所述第一阶段为小电流低电压的恒流恒压充电，第二阶段为小电流恒流恒压充电，第三阶段为恒流充电；在化成第一阶段结束后，第三阶段开始前向非水电解液中加入添加剂；所述的添加剂为水、氢氟酸和氟代碳酸乙稀酯中的至少一种。

本发明制备电池的SEI膜无机成分组分如下：靠近负极活性材料的一侧是由Li₂CO₃为主成分组成的致密层，靠近电解液的一侧是由LiF为主成分组成的薄层。用本发明的方法制备的电池具有优良的高温稳定性能和倍率充放电性能。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种锂离子二次电池的制备方法，该方法包括向装配有电池极芯的电池壳体中注入非水电解液，然后将该注入非水电解液的电池进行化成；其中，所述的化成分为三阶段进行，所述第一阶段为小电流低电压的恒流恒压充电，第二阶段为小电流恒流恒压充电，第三阶段为恒流充电；在化成第一阶段结束后，第三阶段开始前向非水电解液中加入添加剂；所述的添加剂为水、氢氟酸和氟代碳酸乙稀酯中的至少一种。

一般来说，电解液的组成与化成制度密切影响SEI膜的组成与成分。电解液的溶质、溶剂及添加剂都影响SEI膜的性能，其中电解液组成中水分、氢氟酸及醇类既可对电池产生破坏作用（过量），又可有利于优良SEI膜的形成（适量）。此外，不同电流密度化成时进行的电化学反应的主体不同，膜的组成也不同。