[发明专利]一种解决以钛酸锂为负极的锂离子电池胀气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池制备技术领域，尤其是涉及一种解决以钛酸锂为负极的锂离子电池胀气的方法。 

  

背景技术

目前已经商品化的锂离子电池的负极材料大多是石墨类材料，由于石墨类材料具有较低的库伦效率和较低的嵌锂电位，很容易在放电过程中造成负极表面析出锂晶枝，从而刺破隔膜导致电池短路，造成安全事故。 

尖晶石结构的钛酸锂是一种具有优异性能的新型负极材料，首先它具有较高的脱嵌锂电位（1.55V vs.Li⁺/Li）和较高的锂离子扩散系数（2×10^-8cm²/s），可以避免电池在过充、大电流充电或低温时锂离子在负极表面的沉积，也就是锂枝晶的析出，因而以钛酸锂以负极的锂离子电池具有较高的安全性，有望应用于动力电池；同时，钛酸锂作为一种“零应变材料”，可以避免电池在充放电过程中的结构变化，正因为钛酸锂具有以上优异的电化学性质，目前已成为电池行业普遍关注的热点。 

然而目前以钛酸锂为负极材料的锂离子电池普遍存在胀气的问题，这是因为钛酸锂在电池中作为负极材料使用时，由于其自身特性的原因，钛酸锂与电解液之间容易发生相互作用并在充放循环反应过程中产生气体，这会导致电芯鼓包，电池的电性能也会大幅下降，极大地降低了钛酸锂电池的理论循环寿命。胀气问题严重阻碍了以钛酸锂为负极材料的锂离子电池的商业化进展。 

申请公布号CN102055020A，申请公布日2011.05.11的中国专利公开了一种解决以钛酸锂为负极的动力锂离子电池胀气问题的方法，包括以下步骤：1）将成品钛酸锂电池预充后保持SOC为20%~80%的荷电状态；2）将预充电的电池放置在温度为-20℃~60℃的环境中；3）保持1~30天。该方法通过预充时控制电池的剩余电量（SOC），在-20℃~60℃温度下保持1~30天，增强钛酸锂负极在预充电阶段形成的钝化膜的稳定，抑制钛酸锂负极与电解质溶液反应，有机溶剂只有和相对电位（相对于金属锂）低于0.8V的负极材料接触才会被还原在负极形成SEI膜，而该电池在进行预充时，没有改变负极钛酸锂的电位，也就是负极相对锂的电位还是1.55V，负极上并不能形成致密的钝化膜（SEI膜），并不能有效解决胀气的问题。 

另外，申请公布号CN103187562A，申请公布日2013.07.03的中国专利公开了一种双重界面包覆解决锂离子电池钛酸锂负极胀气的方法，该方法对钛酸锂负极材料首先进行氮化物进行界面稳定层包覆，构建电极材料和电解液间电化学稳定界面，接着采含氟化合物进行疏水表面层包覆，构建疏水电极界面，防止电极材料中的结晶水进入电解液，同时也抑制电解液体系的痕量水分扩散到电极界面发生催化反应，限制充放电过程中的电解液分解产生气体。其不足之处在于，对钛酸锂进行包覆，需对氮化物、含氟化合物的纯度要求较高，否则会带入杂质，同时对钛酸锂进行包覆，工艺复杂，成本高，而且包覆后的钛酸锂会降低电池的能量密度。 

  

发明内容

本发明是为了解决现有技术的以钛酸锂为负极材料的锂离子电池普遍存在胀气的问题，提供了一种解决以钛酸锂为负极的锂离子电池胀气的方法，本发明的方法工艺步骤简单，成本低，不仅有效解决了以钛酸锂为负极的锂离子电池胀气问题，还能提高电池循环稳定性。     

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：