用于提升硅碳负极材料效率的补锂添加剂及锂离子电池的制作方法

本发明涉及到一种锂离子电池，特别涉及用于提升硅碳负极材料效率的补锂添加剂及锂离子电池。

背景技术

随着当前新能源行业的蓬勃发展,不断提升电芯能量密度以提升新能源车的续航里程,已经成为行业内大家共同追求的目标。目前行业内负极材料多采用石墨负极(人造石墨和天然石墨)，在电池理论设计过程中，基本上已经非常充分发挥了其可实现的能量密度，所以当前的石墨负极材料在提升电池能量密度方面已经遇到明显的瓶颈。与石墨负极材料相比，硅基负极材料的能量密度优势明显。石墨的理论能量密度是372mah/g，而硅负极的理论能量密度超其10倍，高达4200mah/g。所以硅负极的应用，可以提升电池中活性物质含量，从而大大提升单体电芯的容量，但是纯硅负极在充放电过程中发生巨大的体积变化,严重影响电池性能。后来经过研究发现硅碳复合材料可以改善纯硅负极在充放电过程中的体积膨胀，但是还是存在着首次放电效率偏低的问题，影响电池的容量发挥。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供用于提升硅碳负极材料效率的补锂添加剂及锂离子电池，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于提升硅碳负极材料效率的锂离子电池，包括钢壳，所述钢壳由外壳、负极和隔层组成，外壳、负极和隔层均为为环状，并依次套接在一起，外壳、负极和隔层顶部和底部均覆盖有绝缘体，隔层的内部包覆有正极和绝缘板相互交错，负极和隔层的绝缘体上分布固定有正极盖和负极盖，正极盖和负极盖分别通过贯穿绝缘板的引线与正极和负极电性连接。

优选的，所述钢壳与绝缘板之间通过注液、封口工艺处理，同时之间塞入密封垫圈。

优选的，所述正极采用镍钴锰酸锂、炭黑、碳纳米管浆料、聚偏氟乙烯、磷酸钛锂、溶剂常温搅拌制成浆料，涂覆于铝箔上制作而成。

优选的，所述镍钴锰酸锂中镍钴锰三种元素的摩尔比为::。

优选的，所述负极采用硅碳复合材料、炭黑、碳纳米管、苯乙烯-丁二烯共聚物、羧甲基纤维素钠、去离子水常温搅拌制成浆料，涂覆于铜箔上制作而成。

用于提升硅碳负极材料效率的补锂添加剂，包括以下材料按百分比：68.3～87.8的镍钴锰酸锂、9.8～29.3的li3ti2(po4)3、0.3的炭黑、0.6碳纳米管浆料、1.5聚偏氟乙烯，li3ti2(po4)3由li2co3(lioh)、nh4h2po4、tio2，研磨混合均匀后，在惰性气体保护下高温焙烧后退火制得。

优选的，所述镍钴锰酸锂：li3ti2(po4)3:炭黑:碳纳米管：聚偏氟乙烯＝68.3:29.3:0.3:0.6:1.5。

优选的，所述镍钴锰酸锂：li3ti2(po4)3:炭黑:碳纳米管：聚偏氟乙烯＝78.1:19.5:0.3:0.6:1.5。

优选的，所述镍钴锰酸锂：li3ti2(po4)3:炭黑:碳纳米管：聚偏氟乙烯＝87.8:9.8:0.3:0.6:1.5。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本用于提升硅碳负极材料效率的补锂添加剂及锂离子电池，添加li3ti2(po4)3材料的作用:首次充电过程中，正极活性物质镍钴锰酸锂中的锂完全脱出经电解液嵌入负极之后,添加的li3ti2(po4)3继续提供用于电池电化学反应的锂,补充因为负极sei成膜、硅碳结构变化而引起的不可逆的锂损失，从而提高电池的首次容量发挥，补充由于硅碳负极因为体积结构变化而形成的不可逆的锂损失，从而提升电芯首次效率，优化电池电性能，首次效率明显高一些。

附图说明

图1为本发明的电池结构图；

图2为本发明的充放电图；

图3为本发明的电芯效率箱线图；

图4为本发明的li3ti2(po4)3的扫描电镜图；

图5为本发明的li3ti2(po4)3的xrd图。

图中：1、钢壳；11、外壳；12、负极；13、隔层；14、正极；15、绝缘板；2、绝缘体；21、正极盖；22、负极盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-5，用于提升硅碳负极材料效率的锂离子电池，包括钢壳1，所述钢壳1由外壳11、负极12和隔层13组成，外壳11、负极12和隔层13均为为环状，并依次套接在一起，外壳11、负极12和隔层13顶部和底部均覆盖有绝缘体2，钢壳1与绝缘板15之间通过注液、封口工艺处理，同时之间塞入密封垫圈，隔层13的内部包覆有正极14和绝缘板15相互交错，正极14采用镍钴锰酸锂、炭黑、碳纳米管浆料、聚偏氟乙烯、磷酸钛锂、溶剂等常温搅拌制成浆料，涂覆于铝箔上制作而成，镍钴锰酸锂中镍钴锰三种元素的摩尔比为8:1:1，负极12和隔层13的绝缘体2上分布固定有正极盖21和负极盖22，正极盖21和负极盖22分别通过贯穿绝缘板15的引线与正极14和负极12电性连接，负极12采用硅碳复合材料、炭黑、碳纳米管、苯乙烯-丁二烯共聚物、羧甲基纤维素钠、去离子水等常温搅拌制成浆料，涂覆于铜箔上制作而成。

用于提升硅碳负极材料效率的补锂添加剂，包括以下材料按百分比：镍钴锰酸锂：li3ti2(po4)3:炭黑:碳纳米管：聚偏氟乙烯＝68.3:29.3:0.3:0.6:1.5，li3ti2(po4)3由li2co3(lioh)、nh4h2po4、tio2，研磨混合均匀后，在惰性气体保护下高温焙烧后退火制得。

实施例二

请参阅图1-5，用于提升硅碳负极材料效率的锂离子电池，包括钢壳1，所述钢壳1由外壳11、负极12和隔层13组成，外壳11、负极12和隔层13均为为环状，并依次套接在一起，外壳11、负极12和隔层13顶部和底部均覆盖有绝缘体2，钢壳1与绝缘板15之间通过注液、封口工艺处理，同时之间塞入密封垫圈，隔层13的内部包覆有正极14和绝缘板15相互交错，正极14采用镍钴锰酸锂、炭黑、碳纳米管浆料、聚偏氟乙烯、磷酸钛锂、溶剂等常温搅拌制成浆料，涂覆于铝箔上制作而成，镍钴锰酸锂中镍钴锰三种元素的摩尔比为8:1:1，负极12和隔层13的绝缘体2上分布固定有正极盖21和负极盖22，正极盖21和负极盖22分别通过贯穿绝缘板15的引线与正极14和负极12电性连接，负极12采用硅碳复合材料、炭黑、碳纳米管、苯乙烯-丁二烯共聚物、羧甲基纤维素钠、去离子水等常温搅拌制成浆料，涂覆于铜箔上制作而成。

用于提升硅碳负极材料效率的补锂添加剂，包括以下材料按百分比：镍钴锰酸锂：li3ti2(po4)3:炭黑:碳纳米管：聚偏氟乙烯＝87.8:9.8:0.3:0.6:1.5，li3ti2(po4)3由li2co3(lioh)、nh4h2po4、tio2，研磨混合均匀后，在惰性气体保护下高温焙烧后退火制得。

实施例三

请参阅图1-5，用于提升硅碳负极材料效率的锂离子电池，包括钢壳1，所述钢壳1由外壳11、负极12和隔层13组成，外壳11、负极12和隔层13均为为环状，并依次套接在一起，外壳11、负极12和隔层13顶部和底部均覆盖有绝缘体2，钢壳1与绝缘板15之间通过注液、封口工艺处理，同时之间塞入密封垫圈，隔层13的内部包覆有正极14和绝缘板15相互交错，正极14采用镍钴锰酸锂、炭黑、碳纳米管浆料、聚偏氟乙烯、磷酸钛锂、溶剂等常温搅拌制成浆料，涂覆于铝箔上制作而成，镍钴锰酸锂中镍钴锰三种元素的摩尔比为8:1:1，负极12和隔层13的绝缘体2上分布固定有正极盖21和负极盖22，正极盖21和负极盖22分别通过贯穿绝缘板15的引线与正极14和负极12电性连接，负极12采用硅碳复合材料、炭黑、碳纳米管、苯乙烯-丁二烯共聚物、羧甲基纤维素钠、去离子水等常温搅拌制成浆料，涂覆于铜箔上制作而成。

用于提升硅碳负极材料效率的补锂添加剂，包括以下材料按百分比：镍钴锰酸锂：li3ti2(po4)3:炭黑:碳纳米管：聚偏氟乙烯＝78.1:19.5:0.3:0.6:1.5，li3ti2(po4)3由li2co3(lioh)、nh4h2po4、tio2，研磨混合均匀后，在惰性气体保护下高温焙烧后退火制得。

实施例四

请参阅图1-5，用于提升硅碳负极材料效率的锂离子电池，包括钢壳1，所述钢壳1由外壳11、负极12和隔层13组成，外壳11、负极12和隔层13均为为环状，并依次套接在一起，外壳11、负极12和隔层13顶部和底部均覆盖有绝缘体2，钢壳1与绝缘板15之间通过注液、封口工艺处理，同时之间塞入密封垫圈，隔层13的内部包覆有正极14和绝缘板15相互交错，正极14采用镍钴锰酸锂、炭黑、碳纳米管浆料、聚偏氟乙烯、磷酸钛锂、溶剂等常温搅拌制成浆料，涂覆于铝箔上制作而成，镍钴锰酸锂中镍钴锰三种元素的摩尔比为8:1:1，负极12和隔层13的绝缘体2上分布固定有正极盖21和负极盖22，正极盖21和负极盖22分别通过贯穿绝缘板15的引线与正极14和负极12电性连接，负极12采用硅碳复合材料、炭黑、碳纳米管、苯乙烯-丁二烯共聚物、羧甲基纤维素钠、去离子水等常温搅拌制成浆料，涂覆于铜箔上制作而成，添加li3ti2(po4)3材料的作用:首次充电过程中，正极活性物质镍钴锰酸锂中的锂完全脱出经电解液嵌入负极之后,添加的li3ti2(po4)3继续提供用于电池电化学反应的锂,补充因为负极sei成膜、硅碳结构变化而引起的不可逆的锂损失，从而提高电池的首次容量发挥，由于该材料的充放电平台在2.5v左右，所以只参与首次充电补锂过程，提升效率，不参与后续循环。

用于提升硅碳负极材料效率的补锂添加剂，包括以下材料按百分比：镍钴锰酸锂:炭黑:碳纳米管：聚偏氟乙烯＝97.6:0.3:0.6:1.5，li3ti2(po4)3由li2co3(lioh)、nh4h2po4、tio2，研磨混合均匀后，在惰性气体保护下高温焙烧后退火制得。

添加li3ti2(po4)3实施例一、实施例一、实施例一比没加li3ti2(po4)3的实施例一首次效率明显高一些。

综上所述，本用于提升硅碳负极材料效率的补锂添加剂及锂离子电池，添加li3ti2(po4)3材料的作用:首次充电过程中，正极活性物质镍钴锰酸锂中的锂完全脱出经电解液嵌入负极之后,添加的li3ti2(po4)3继续提供用于电池电化学反应的锂,补充因为负极sei成膜、硅碳结构变化而引起的不可逆的锂损失，从而提高电池的首次容量发挥，补充由于硅碳负极因为体积结构变化而形成的不可逆的锂损失，从而提升电芯首次效率，优化电池电性能，首次效率明显高一些。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。