[发明专利]一种预制锂离子电池SEI膜的方法

说明书

一种预制锂离子电池SEI膜的方法，在锂离子电池负极浆料搅拌时加入具有导电性能的有机成膜添加剂、无机成膜添加剂以及稀释剂，将浆料搅拌均匀后，涂布烘干，有机和无机成膜添加剂包覆在材料表面，自动形成一层SEI膜，然后按正常工艺辊轧、裁切将极片制成锂离子电池。通过预制SEI膜可以减少锂离子电池正极锂和电解液的消耗，大大提高电池容量和寿命，同时提高电池的安全性和可靠性。

技术领域

本发明属于锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种预制锂离子电池SEI膜的方法。

背景技术

在锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。形成的层钝化膜能有效地阻止溶剂分子的通过，但Li+ 却可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，具有固体电解质的特征，因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜(Solid electrolyte interface)” ，简称SEI膜。

SEI膜具有有机溶剂不溶性，在有机电解质溶液中能稳定存在，并且有机溶剂分子不能通过该钝化膜，从而有效防止有机溶剂分子的共嵌入，避免了有机溶剂共嵌入对电池材料的破坏，因而大大提高了电极的循环性能和使用寿命，从而改善了电池的安全性能、循环性能等。

但是，SEI膜在形成过程中消耗了大量锂离子，使得首次充放电不可逆容量增加，降低了电极材料的充放电效率。在循环过程中，SEI膜不断的增长，消耗电解液，会造成容量的加速衰减。SEI膜增加了界面的锂离子传输阻抗，降低了整个体系的动力学。而且，形成SEI膜会产生大量气体，对于那些闭口化成的圆柱等电池，在电池还未使用时内部就存在很大的压力，存在安全隐患。

那么如果能预制SEI膜，这样可以减少锂离子的消耗，提高电池的容量。大部分电池的首次效率在80%-90%之间，如果能预制SEI膜，电池容量最高可提高20%的容量空间，相当可观。

发明内容

本发明是提供一种预制锂离子电池SEI膜的方法。聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-苯乙烯磺酸、聚吡咯、掺杂聚苯胺（PAn-SSA、PAn-SA、PAn-ASA、PAnI等）等导电有机聚合物包覆在电池电极材料表面可以有效防止电解液中的有机溶剂侵入负极材料中和金属锂发生副反应。另外，常规锂离子电池SEI的膜主要成分为氟化锂、碳酸锂、氢氧化锂以及部分有机化合物。氟化锂、碳酸锂、氢氧化锂等完全可以在电池合浆搅拌时掺入，待极片烘干后此类化合物沉积在电极材料表面形成类SEI膜。所以，本发明预制SEI的主要手段为在电池材料合浆搅拌时加入具有导电性能的有机成膜添加剂等，将材料搅拌均匀后，涂布烘干，有机和无机成膜添加剂包覆在材料表面，自动形成一层SEI膜。

本发明的技术方案为：

一种预制锂离子电池SEI膜的方法，在锂离子电池负极浆料搅拌时加入具有导电性能的有机成膜添加剂、无机成膜添加剂以及稀释剂，将浆料搅拌均匀后，涂布烘干，有机和无机成膜添加剂包覆在材料表面，自动形成一层SEI膜，然后按正常工艺辊轧、裁切将极片制成锂离子电池。

所述有机成膜添加剂为聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸、聚吡咯、掺杂聚苯胺（PAn-SSA、PAn-SA、PAn-ASA、PAnI等）中的一种或者几种。

所述无机成膜添加剂为碳酸锂、氟化锂、氢氧化锂中的一种或者几种。

所述稀释剂为N-甲级吡咯烷酮（NMP）、二甲基甲酰胺（DMF）、水。

所述SEI膜的预制过程为，按比例称取负极活性物质、导电添加剂、粘合剂、有机成膜添加剂或无机成膜添加剂，加入搅拌釜搅拌一段时间，然后加入NMP、DMF或水其中一种稀释剂再搅拌一段时间，再然后涂布，待极片烘干后自动在负极材料表面形成一层SEI膜，最后将极片辊轧、裁片、卷绕、焊接、封装、烘烤、注液、化成、分容等制成锂离子电池。