[发明专利]一种避免锂离子电池电极材料腐蚀的处理方法

说明书

本发明公开了一种避免锂离子电池电极材料腐蚀的处理方法，通过在电解液中加入可以与HF反应的氧化物和/或金属盐，在HF产生时，即时反应消耗HF，避免HF腐蚀正极材料，从而提高电池的循环稳定性、电化学性能和使用寿命。本发明处理方法操作简单，效果显著。在锂离子电池电解液中添加可与HF反应的氧化物和/或金属盐，不需改变正负极制备工艺和电池组装工艺，不需改变锂离子电池充放电电压。本发明添加的可与HF反应的氧化物和/或金属盐价格低廉、用量较少、种类繁多、制备方法简单、储存方便，便于大规模的工业化应用。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种避免锂离子电池电极材料腐蚀的处理方法。

背景技术

近些年来，锂离子电池由于具有能量密度大、工作电压高、循环性能和安全性能好、无污染等优势，广泛应用于电子产品、移动电源、电动汽车以及储能领域。目前，常用的正极材料主要包括钴酸锂(LCO)、镍钴锰三元材料(NCM)、镍钴铝三元材料(NCA)、尖晶石型锰酸锂(LMO)、富锂锰基(OLO)和磷酸铁锂(LFP)。

在锂电池充放电过程中，电解液与电极材料反应会在这些正、负极材料表面生成一层固态电解质界面(SEI)膜。SEI膜主要由碳酸锂、烷基锂、烷氧锂和其他成分锂盐如LiCl、LiF及不导电聚合物组成。SEI膜形成过程会消耗部分正极材料上的Li，导致电池可逆容量降低、首次充放电效率降低。性质优良的SEI膜可以阻止电极材料和电解液的进一步反应，使电极材料和电解液更加稳定。但是常规电解液产生的SEI膜不够致密，难以阻止电解液与电极材料的继续反应，一方面破坏了电解液和电极材料，另一方面导致SEI膜不断变厚，增大锂离子电池的阻抗。

现有提高正极材料循环性能、倍率性能以及高温性能的方法主要有掺杂和包覆两大类。掺杂改性方法不仅对掺杂元素、烧结温度有严格要求，而且不能从根本上抑制电解液与正极材料之间的副反应；包覆改性方法不仅对包覆物质的种类、粒径有严格要求，而且包覆方法复杂，包覆物质价格较高，不适合大规模工业化生产。

电解液功能添加剂是保护正极材料、提高锂离子电池循环性能行之有效的方法，具有添加剂用量较小，但效果显著的特点。通常的电解液添加剂为有机类物质，如噻吩酯类化合物、碳酸亚乙烯酯等，但由于有机类物质大部分有毒，而且制备条件复杂，价格昂贵，不利于商业化应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种避免锂离子电池电极材料腐蚀的处理方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种避免锂离子电池电极材料腐蚀的处理方法，包括以下步骤：

1)制备锂离子电池正极材料，且所述锂离子电池正极材料表面检测有残余锂；所述锂离子电池正极材料表面的残余锂与空气中的CO₂和H₂O发生反应生成Li₂CO₃和/或LiOH；

2)用所述锂离子电池正极材料与备好的负极材料、配制的电解液组装锂离子电池；在电池组装过程中和/或组装完成后，所述锂离子电池正极材料表面生成的Li₂CO₃和/或LiOH与电解液中的锂盐反应生成HF，或者电池中的痕量水与电解液中的锂盐反应生成HF；

3)配制所述电解液的过程中，向其中添加有可与HF反应的氧化物和/或金属盐；

4)所述氧化物和/或金属盐为过量添加，且以微细粒形式添加，其中部分添加物与电解液中生成的HF反应生成氟化物；部分添加物在电场和/或浓度差作用下迁移和/或扩散到所述锂离子电池的正极和/或负极表面，并使其进入到正极和/或负极表面生成的固态电解质界面膜的孔隙中，以形成更加致密的固态电解质界面膜。