[发明专利]确定正极补锂剂添加含量的方法和应用

说明书

本发明提供了一种确定正极补锂剂添加含量的方法及其应用，所述方法包括监测负极活性物质半峰宽确认补锂含量和/或测量负极极片膜片电阻确认补锂含量，本发明综合考虑电芯能量密度，补锂效率与匀浆工艺可行性，本发明通过监测负极活性物质XRD不同衍射峰的半峰宽以及负极膜片电阻来确定最佳补锂含量。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种确定正极补锂剂添加含量的方法和应用。

背景技术

随着市场需求的提高，锂离子电池能量密度急需增大，寻找容量更大的正负极材料成为当今电池领域研究热门之一。高容量电极材料常常伴有较低的首效，首次放电过程中消耗大量锂离子从而形成不可逆的含量产物，导致电池可逆容量远低于理论值。例如，硅、硅氧和硅碳材料是一类非常典型的新型负极活性材料，理论比容量较高。但由于首效较低，补锂工艺的应用就显得尤为迫切。

目前在对补锂工艺的研究中，大部分都是在负极上进行补锂，一般直接采用锂金属在负极片表面进行物理的补锂。

采用锂金属进行负极补锂的优势是锂金属比容量高，补锂用量少，然而，锂金属作为一种相当活泼的金属，所带来的安全问题不容忽视。除了对环境要求高以外，锂金属的负极补锂工艺繁琐，成本较高，且补锂量及补锂均匀性很难控制，负极边缘及内部电极颗粒难以得到有效的补锂，导致电池一致性差，难以实际生产应用。

正极补锂则可以很好的避免上述问题。通过选择合适的正极补锂剂，在匀浆时直接将其添加到正极材料中，无需改变现有生产工艺，既不提高成本又可达到均匀的补锂效果。正极补锂剂是具有一定不可逆脱锂性质的富锂化合物，其首效普遍偏低，过多的添加会导致正极能量密度偏低，因此要选择合适的补锂剂含量，既达到了正负极效率的匹配又最大化了电池的能量密度。

开发一种可以直观测量补锂剂的最佳添加量的方法是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种确定正极补锂剂添加含量的方法和应用，综合考虑电芯能量密度，补锂效率与匀浆工艺可行性，本发明通过监测负极活性物质XRD不同衍射峰的半峰宽以及负极膜片电阻来确定最佳补锂含量。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种确定正极补锂剂添加含量的方法，所述方法包括监测负极活性物质半峰宽确认补锂含量和/或测量负极极片膜片电阻确认补锂含量。

正极补锂剂是具有一定不可逆脱锂性质的富锂化合物，其首效普遍偏低，过多的添加会导致正极能量密度偏低，本发明所述确定正极补锂剂添加含量的方法通过监测负极活性物质不同衍射峰的半峰宽以及负极膜片电阻来确定最佳补锂含量，可以调节合适的补锂剂含量，既达到了正负极效率的匹配又最大化了电池的能量密度。

优选地，所述监测负极活性物质半峰宽确认补锂含量包括通过XRD观察衍射峰。

优选地，所述衍射峰包括第一衍射峰、第二衍射峰、第三衍射峰和第四衍射峰。

优选地，所述第一衍射峰的位置为15～20°，例如：15°、16°、17°、18°、19°或20°等。

优选地，所述第一衍射峰的半峰宽为0.4～5°，例如：0.4°、0.8°、1°、1.5°、2°或5°等。

优选地，所述第二衍射峰的位置为26～30°，例如：26°、27°、28°、29°或30°等。

优选地，所述第二衍射峰的半峰宽为0.3～3.1°，例如：0.4°、0.8°、1°、1.5°、2°或3.1°等。

优选地，所述第三衍射峰的位置为46～50°，例如：46°、47°、48°、49°或50°等。

优选地，所述第三衍射峰的半峰宽为1.2～4.4°，例如：1.2°、1.5°、2°、2.5°、3或4.4°等。