[发明专利]一种锂离子电池的预锂方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池的预锂方法；该电池正极材料是磷酸铁锂或者磷酸铁锂与镍钴锰酸锂、磷酸锰铁锂其中的一种或几种的混合物，同时将预锂材料和氧化还原穿梭剂材料作为添加剂，这两种添加剂能在特定电压3.8‑4.0V下启动氧化还原穿梭反应及预锂反应，能够有效降低预锂添加剂脱锂电压，氧化还原穿梭反应产生的热能使预锂剂的补锂作用发挥更充分，有效弥补正极材料在首次充放电时形成固体‑电解质界面膜(SEI膜)损耗的锂，从而有效提升正极的容量，达到更高的能量密度要求。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池的预锂方法。

背景技术

锂离子动力电池在首次充电过程中，有机电解液会在石墨等负极表面还原分解，形成固体电解质相界面(SEI)膜，消耗来自正极的锂，从而导致首次循环的库仑效率(ICE)偏低，降低了锂离子动力电池的容量，从而影响了能量密度。因此，如何弥补在SEI膜形成过程中消耗的锂离子，一直是锂电行业的产品的开发目标。

从技术路径上来看，目前主流的补锂方案可以分为两大类：一是负极补锂，主要是惰性金属锂粉，金属锂箔或锂的化合物；二是正极补锂，主要是一些含锂氧化物。

通过对现有专利文献的检索发现，CN 110212184 A公开了一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，按以下步骤具体进行：准备碳酸锂粉末1-10％、碳负极材料90-99％；将碳酸锂粉末和溶剂加入到球磨机中进行液相球磨打碎，得到100nm～1000nm的细粉；将碳负极材料加入球磨机搅拌分散，得到分散性较好的石墨混合碳酸锂粉末的浆料；选用纱网将浆料中的氧化锆球去除，得到一致性较好的粉体浆料；将粉体浆料用喷雾干燥进行干燥处理，得到预锂化的石墨负极材料。然而，预锂化负极材料准备阶段较常规电池制造更繁杂，碳酸锂价格高昂，不利于提升规模化工业生产效率与降低制作成本。

CN 113394371 A公开了一种补锂浆料、正极片和锂离子电池，将补锂浆料与正极浆料分开分散混合，避免了直接将补锂材料加入正极浆料中而导致正极浆料难以分散、易团聚和凝胶的问题；通过本发明设计添加的补锂材料、导电剂和粘结剂形成的补锂浆料，可以达到更好的分散效果，将其涂覆于正极涂层后，所得到的正极片的阻抗更低，补锂效果更加优异。然而，补锂浆料与正极浆料分开涂覆，极片制作过程较常规电池制作过程更复杂，且极片分层，首次充电后，补锂层会生成一层导电性很低的非活性物质，容易影响电池容量发挥。另外，两种浆料所消耗的粘结剂等非活性物质比较多，不利于提高电池能量密度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池的预锂方法，以期解决现有的补锂技术工艺复杂，补锂不充分等问题，从而有效提升正极的容量，达到更高的能量密度要求。

本发明涉及一种锂离子电池预锂方法，所述锂离子电池含氧化还原穿梭剂及预锂剂；所述锂离子电池的正极活性材料含有磷酸铁锂；

所述氧化还原穿梭剂在正极片、负极片或电解液中的总质量的百分比为0.1％-10％的量添加；所述预锂剂在正极片中的固含量为0.1％-10％。

本发明采用氧化还原穿梭剂及预锂剂在特定电压范围内的协同效应，让电池能实现充分预锂，且实现定量控制，从而制备出高比容量电池。

作为一个实施方案，所述预锂剂为铁酸锂、磷酸锂、草酸锂、碳酸锂中的一种或几种。

作为一个实施方案，所述氧化还原穿梭剂为2,5-二叔丁基-1,4二甲氧基苯、3,5-二叔丁基-1,2-二甲氧基苯、4-叔丁基-1,2-二甲氧基苯、萘、蒽、噻蒽、苯甲醚中的一种或几种。

作为一个实施方案，所述氧化还原穿梭剂与预锂剂的质量比为0.1～10：0.1～10。进一步优选质量比为2.0-5.0：1.0-5.0。在一些实施例中，氧化还原穿梭剂与预锂剂同时添加于正极片时的质量比为2.0-5.0：1.0-5.0。

作为一个实施方案，所述锂离子电池的正极活性材料中磷酸铁锂的质量百分比含量为60％～100％。