[发明专利]一种负极预锂化补锂容量的计算方法及其应用

说明书

本发明提供了一种负极预锂化补锂容量的计算方法及其应用，通过该公式的计算，可以精准的计算出负极所需的补锂量，使得循环过程中正极单位面积实际脱嵌锂容量与正极单位面积可接收脱嵌锂容量相等，此时正极的容量可完全发挥出来，实现精确把握负极补锂预锂化的程度，补充首次充放电过程中消耗的正极活性锂，提高锂离子电池的容量密度、能量密度。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种负极预锂化补锂容量的计算方法及其应用。

背景技术

随着聚合物锂离子电池材料的不断更新以及电池设计、生产工艺水平的不断提高，电池容量密度、能量密度的提升已经成为一个较难突破的瓶颈。聚合物锂离子在电池在首次充放电过程中，由于在石墨负极表面形成SEI膜以及其他副反应会消耗一定的正极活性锂，导致首次库伦效率降低，同时造成电池容量的不可逆损失，尤其随着硅负极、硅碳负极等负极材料的使用，其对活性锂的消耗更加明显，达到15％-35％。

负极预锂化可以通过所补的锂弥补在首次充放电过程中消耗的活性锂离子，提高首次库伦效率以及电池的容量密度和能量密度等。目前以锂箔补锂方式为主：锂箔补锂是负极补锂的一种主要措施，其主要通过将金属锂箔复合到负极表面得到复合负极片，将其组装成电池，通过自放电原理实现对负极的预锂化。但是此种补锂方式仍存在以下问题：负极补锂预锂化的精确程度以及预锂化的均匀性难以控制；补锂不足则对于提高首次库伦效率的作用不明显，对电池容量密度和能量密度的提高均有限；而补锂过量则会导致在负极形成金属锂镀层，导致出现析锂等问题，影响电池的性能。基于此，合理的补锂量以及均匀的预锂化是负极补锂的关键。

中国专利申请(CN112067672A)公开了一种测试预锂化锂粉的比容量的方法及其应用，包括：(1)将惰性锂粉、粘结剂、导电剂和有机溶剂混合，形成锂粉浆料；(2)将锂粉浆料转移到集流体上，干燥并辊压，得到工作电极；(3)根据工作电极重量、集流体重量以及惰性锂粉的比例进行计算，以便得到集流体上的锂粉负载量；(4)将工作电极和惰性金属箔组装成扣式电池；(5)以工作电极为正极，惰性金属箔为负极，采用充电工步，以便将工作电极中的锂沉积到惰性金属箔上；(6)根据充电工步所得电量以及锂粉负载量，计算惰性锂粉的有效比容量。但该专利文件只是公开了计算锂粉添加剂实际克容量的方法，其通过测试锂粉在实际生产时，在各种环境、工艺影响下的实际克容量，从而实现精确的添加量，但是并没有公开如何对添加量进行计算，具体应添加多少进行说明。

有鉴于此，本发明提供了一种计算负极预锂化补锂容量的方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的之一在于：提供一种负极预锂化补锂容量的计算方法，解决目前负极预锂化补锂容量的精确程度难以计算的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种负极预锂化补锂容量的计算方法，包括以下步骤：

1)测试正极材料和负极材料的首次充放电容量，计算得到单位面积负极首次充电容量C_充1和首次放电容量C_放1以及单位面积正极首次充电容量C_充2和首次放电容量C_放2；

2)计算单位面积正极片所需的补锂容量C，补锂容量C＝单位面积负极首次充放电容量之差C₁－单位面积正极首次充放电容量之差C₂；其中，所述单位面积负极首次充放电容量之差C₁＝单位面积负极首次充电容量C_充1－单位面积负极首次放电容量C_放1；所述单位面积正极首次充放电容量之差C₂＝单位面积正极首次充电容量C_充2－单位面积正极首次放电容量C_放2；

3)由步骤2)得到的单位面积正极片所需的补锂容量C计算补锂面积占正极片面积的比例κ，计算公式为：