锂离子电池电极的锂元素补充方法
【专利摘要】本发明的目的是提供一种新的锂离子电池中锂元素补充方法，以液态溶液法实现对需要补充锂元素的电极进行补锂，同时具有较好的工艺可行性。所述方法包括：制备能溶解金属锂的溶剂，溶解金属锂形成锂溶液；将电极片与锂溶液充分接触，使锂溶液浸润到电极中；将电极片中的溶剂去除，获得经过补锂的电极片。由本发明提供的方法能够将锂元素添加到电极片中，可以提高该电极组装的锂离子电池的放电容量。
【专利说明】锂离子电池电极的锂元素补充方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电化学【技术领域】，特别是锂离子电池【技术领域】。本发明是有关锂离子电池中电极补充锂元素的方法，以及采用该电极所制备的锂离子电池。
【背景技术】
[0002]锂离子电池是当今商业电池中能量最高的二次电池，目前对这种电池的研究主要是通过采用具有更高能量密度的电极材料，来继续提高电池能量密度。在被研究的高能量密度材料中，有一些材料的初始状态是不含有锂元素的，其在电池反应过程中获得锂元素，例如负极材料Si，Si在充电过程中转变成LiSi化合物。这些材料制备的电极在使用时，往往需要与其配合使用的另一电极提供较多的锂元素。但是由于锂离子电池中存在的首次容量损失以及循环过程中锂元素损失等现象，因此在实际电池生产中使用上述不含有锂元素的活性物质及其电极，往往需要为该活性物质所制备的电极补充额外的锂元素，也称为“预充电”或“预锂化”。例如，采用硅负极或硅碳复合负极时，外加锂元素可以抵消电池首次容量损失所消耗的大量锂元素。这将有利于提高电池应用时的容量和能量。
[0003]目前这种外加锂元素的方法已经有一些报道，例如采用不同的方法将金属锂粉末复合到硅电极上，包括将金属锂粉末压合到硅电极上，或者通过悬液喷涂的方法，将金属锂粉末喷涂到硅电极上。也有文献提出可用电沉积的方法将锂元素补充到硅电极上。
[0004]但是从实际电池生产来看，以上方法均存在不足之处，例如锂粉末制造成本非常高，使用要求苛刻，而电沉积方法控制较困难，不易大规模使用等等。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种新的锂离子电池中锂元素补充方法，以液态溶液法实现对需要补充锂元素的电极进行补锂，同时具有较好的工艺可行性。
[0006]一种对锂离子电池中电极的补锂方法，包括:制备能溶解金属锂的溶剂，溶解金属锂形成锂溶液；将电极片与锂溶液充分接触，使锂溶液浸润到电极中；将电极片中的溶剂去除，获得经过补锂的电极片。
[0007]进一步，所述的能溶解金属锂的溶剂包括醚类有机物、脂类有机物、液态烷类化合物、石蜡类碳氢化合物、芳香族碳氢化合物、石油溶剂、液氨、乙腈、含有2?6个碳原子的烷基胺、氮原子数目小于10的多胺或者碳原子数目小于5的低分子量醇中的任意一种以及一种以上的混合。
[0008]进一步，所述的溶剂包括液态或者固态，大多数情况下为液态，但联苯用于“溶解”金属锂时，其为固态溶剂。
[0009]进一步，所述的醚类有机物包括四氢呋喃、四氢吡喃、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧戊环、4-甲基-1，3-二氧戊环、1，4-二氧六环、二甲醚、异丙醚、正丁基醚、二丁醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二甲氧甲烷、二甲氧丙烷、二甘醇二甲醚；脂类有机物包括碳酸丙烯酯，碳酸丁烯酯，Y-丁内酯，甲酸甲酯，醋酸甲酯，乙酸乙酯，丙酸甲酯，丙酸乙酯，碳酸二甲酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯，丁酸甲酯，丙酸乙酯，丁酸乙酯；液态烷类化合物包括正戊烷、正己烷、正庚烷、异辛烷、环己烷；石蜡类碳氢化合物包括石油醚；芳香族碳氢化合物包括萘、蒽、菲、联苯、苯酚；石油溶剂包括矿物油；烷基胺包括甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺、叔丁胺、戊胺、己胺；多胺类化合物包括乙二胺、N，N’ - 二甲基乙二胺、哌嗪、二氨基丙烷、二氨基丁烷、二甲基二氨基丁烷、三(氨基乙基)胺、叔苯甲基胺、叔磺基胺、N-苯甲基，N-甲基癸酸胺；低分子量醇包括乙醇、丙醇、丁醇。
[0010]进一步，所述的能溶解金属锂的溶剂包括四氢呋喃与正己烷的混合溶液、四氢呋喃与环己烷的混合溶液、四氢吡喃与环己烷的混合溶液、四氢呋喃与萘的混合溶液、乙二醇二甲醚与联苯的混合溶液，乙二醇二甲醚与甲苯的混合溶液，二甲醚与联苯的混合溶液、石油醚与甲苯的混合溶液、四氢呋喃与液氨的混合溶液、1，3-二氧戊环与液氨的混合溶液、乙二醇二甲醚与液氨的混合溶液、丙胺和乙二胺的混合溶液、丁胺和二氨基丙烷的混合溶液，或者乙醇混合溶液。
[0011]进一步，所述的金属锂可以是条状、丝状、片状、块状或者粉状。
[0012]进一步，所述的电极片为负极片或者正极片，包括但不限于硅负极电极片、氧化硅负极电极片、人造石墨负极电极片、天然石墨负极电极片、中间相碳微球负极电极片、硬炭负极电极片、软炭负极电极片、硅碳复合材料负极电极片、锡负极电极片、氧化锡负极电极片、锡合金负极电极片、锡碳复合材料负极电极片、钴酸锂电极片、锰酸锂电极片、L1-N1-Mn-Co-O三元材料电极片、富锂材料电极片、高压L1-N1-Mn-O材料电极片、磷酸铁锂电极片、磷酸锰锂电极片、磷酸钴锂电极片、钛酸锂电极片、氧化钒正极电极片、氧化钴正极电极片、氧化镍正极电极片或者氧化锰正极电极片，或者以上电极片材料中两种或两种以上混合后制备的电极片。
[0013]进一步，所述的将电极片与锂溶液充分接触，是在惰性氛围中，将电极片浸溃于锂溶液中实现，例如将电极片连续的进入锂溶液，经过一段时间后取出。根据电极片不同的孔隙率和压实密度参数，浸溃时间在I秒至60分钟范围内调节，以实现更好的浸溃效果。较优的浸溃时间为5秒至5分钟。
[0014]进一步，所述的将电极片与锂溶液充分接触，是在惰性氛围中，将锂溶液喷涂或涂布于电极片上实现。根据电极片不同的孔隙率和压实密度参数，调节溶剂与电极的接触时间I秒至60分钟范围内，以实现更好的浸溃效果。较优的浸溃时间为5秒至5分钟。
[0015]进一步，所述的将电极片与锂溶液充分接触，是将电极片制成电池电芯并装入电池包装后，在惰性氛围中，将锂溶液注入电池包装中实现。
[0016]进一步，通过加热电极片，或者通过对电极片施加真空或负压，或者通过惰性气体吹拂，或者自然挥发将电极片中溶剂去除。该去除溶剂步骤实施的温度范围是_40°C?300°C，保证溶剂成分的更好去除。在电极与锂溶液充分接触后，去除溶剂过程的时间一般在I分钟至5小时，较优的时间是I分钟至5分钟。同时，电极在上述去除溶剂步骤后，还可以进行更长时间的加热或负压，以去除溶剂。
[0017]进一步，将电极片中溶剂去除的方法包括:用低沸点溶剂洗涤电极片，洗去不易挥发的溶剂成分；通过加热电极片或者对电极片施加真空或负压或者通过惰性气体吹拂的方法去除残留的溶剂。
[0018]进一步，利用本发明提供的电极补锂方法，留存于电极中的锂元素量，可通过电极自身孔隙度、锂溶液浓度、电极与锂溶液接触时间等因素调节。
[0019]采用本发明补锂方法所制备出的电极，进而可以组装成锂离子电池；或先将包含电极片的电芯装入包装，然后对电极补锂并除去残留溶剂，然后按锂离子电池工艺组装成电池。
[0020]由本发明提供的方法能够将锂元素添加到电极片中，可以提高该电极组装的锂离子电池的放电容量。
[0021]相对于其它补锂方法，本发明方法更易于在工业生产中规模化应用。
【具体实施方式】
[0022]下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案进行进一步说明。
[0023]本发明提供的对锂离子电池中电极的补锂方法，包括:制备能溶解金属锂的溶剂，溶解金属锂形成锂溶液；将电极片与锂溶液充分接触，使锂溶液浸润到电极中；将电极片中的溶剂去除，获得经过补锂的电极片。
[0024]所述的用于溶解金属锂的溶剂包括醚类有机物(尤其是环醚类有机物)、脂类有机物、液态烷类化合物、石蜡类碳氢化合物、芳香族碳氢化合物、石油溶剂、液氨、乙腈、低分子量烷基胺、多胺、低分子量醇等物质中的任意一种或者几种混合。所述的低分子量烷基胺是指含有2?6个碳原子的烷基胺，其烷基包括了所有直链和带有支链的烷基；所述的多胺是指分子中包含2?4个氮原子，2?30个碳原子胺类化合物。
[0025]这些溶剂中的任意一种或者多种混合后的混合溶剂，与金属锂之间会发生特殊的化学作用，使金属锂溶解进入溶剂之中，从而形成“锂溶液”。上述醚类有机物(尤其是环醚类有机物)包括四氢呋喃、四氢吡喃、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧戊环、4-甲基-1，3-二氧戊环、1，4-二氧六环、二甲醚、异丙醚、正丁基醚、二丁醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二甲氧甲烷、二甲氧丙烷、二甘醇二甲醚；脂类有机物包括碳酸丙烯酯，碳酸丁烯酯，Y-丁内酯，甲酸甲酯，醋酸甲酯，乙酸乙酯，丙酸甲酯，丙酸乙酯，碳酸二甲酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯，丁酸甲酯，丙酸乙酯，丁酸乙酯；液态烷类化合物包括戊烷、己烷、庚烷、异辛烷、环己烷；石蜡类碳氢化合物包括石油醚；芳香族碳氢化合物包括萘、蒽、菲、联苯、苯酚；石油溶剂包括矿物油；低分子量烷基胺包括甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺、叔丁胺、戊胺、己胺；多胺包括乙二胺、N，N’-二甲基乙二胺、哌嗪、二氨基丙烷、二氨基丁烷、二甲基二氨基丁烷、三(氨基乙基)胺、叔苯甲基胺、叔磺基胺、N-苯甲基，N-甲基癸酸胺；低分子量醇包括乙醇、丙醇、丁醇。
[0026]以上这些物质在单独溶解金属锂的时候，其溶解性往往较低，但是如果将以上物质中的两种或以上种类进行混合使用时，就会产生较高的金属锂溶解能力。例如典型的有四氢呋喃与正己烷混合溶液、四氢呋喃与环己烷的混合溶液、四氢吡喃和环己烷的混合溶液、四氢呋喃与萘的混合溶液、乙二醇二甲醚和联苯的混合溶液，乙二醇二甲醚和甲苯的混合溶液，二甲醚和联苯的混合溶液、石油醚和甲苯的混合溶液、四氢呋喃和液氨混合溶液、1，3- 二氧戊环与液氨的混合溶液、乙二醇二甲醚与液氨的混合溶液、丙胺和乙二胺混合溶液、丁胺和二氨基丙烷、乙醇混合溶液等。
[0027]上述的金属锂在特殊溶液中的溶解过程中，金属锂可以以条状、丝状、片状、块状、粉状等形式加入到溶液中，通过金属锂的加入量调节锂溶液中锂元素浓度。并且可以通过搅拌或加热促进金属锂的溶解过程。
[0028]在获得锂溶液之后，将锂溶液与需要补锂的电极片充分接触，锂溶液会浸润到电极片之中，在后续步骤中挥发掉锂溶液的溶剂，即可以实现金属锂元素在电极中的留存。同时，对于可以和锂发生反应的材料，如Si电极、Sn电极、石墨电极等，其与锂溶液接触的同时就有可能发生合金化或插锂过程，这也促进了锂元素在电极中的留存。
[0029]上述的被补锂的电极片包括锂离子电池中，可以和锂反应的材料所制备的电极片，其可以是负极片也可以是正极片，包括但不限于硅负极电极片、氧化硅负极电极片、人造石墨负极电极片、天然石墨负极电极片、中间相碳微球负极电极片、硬炭负极电极片、软炭负极电极片、硅碳复合材料负极电极片、锡负极电极片、氧化锡负极电极片、锡合金负极电极片、锡碳复合材料负极电极片、氧化钒正极电极片、氧化钴正极电极片、氧化镍正极电极片、氧化锰正极电极片，以及以上材料中两种或多种混合后制备的电极片。
[0030]同时，上述的电极片也包括应用于锂离子电池中，本身不与锂反应的电极片。可以通过将该电极片与锂溶液充分接触以及除去溶剂过程，使锂元素留存到该电极中。进而在后续的电池充电过程中将所获得的锂元素转移到需要补锂的电极中。这种电极片，包括但不限于钴酸锂电极片、锰酸锂电极片、L1-N1-Mn-Co-O三元材料电极片、富锂材料电极片、高压L1-N1-Mn-O材料电极片、磷酸铁锂电极片、磷酸锰锂电极片、磷酸钴锂电极片、钛酸锂电极片，以及以上材料中两种或多种混合后制备的电极片。
[0031]为了实现上述将电极片与锂溶液充分接触，可以在惰性气体保护下，将电极片浸溃于锂溶液中实现，例如连续的将电极片经过锂溶液的液槽，实现锂溶液对电极的浸润，该过程可以实现连续化；也可以在惰性气体保护下，通过将锂溶液喷涂或涂布于需要补锂的电极片上，实现锂溶液浸润电极，该过程也可以实现连续化生产。根据电极片不同的孔隙率和压实密度参数，调节电极片与锂溶液的接触时间，以实现更好的浸溃效果，可选的接触时间为I秒至60分钟范围内，例如在孔隙率较大或压实密度较低情况下，5秒即可完成浸润，在孔隙率较小或压实密度较大情况下，需要较长的时间，例如5分钟，较优的接触时间为5秒至5分钟。当然，在时间允许的情况下，还可以接触更长时间，例如10分钟，18分钟，30分钟，45分钟，50分钟，甚至超过60分钟等，以实现更加完全彻底的浸润。
[0032]还可以将上述电极片制成电池电芯，并装入电池包装后，在惰性气体保护下，将锂溶液注入电池包装中实现锂溶液与电极片的浸润接触，使锂元素进入到电极中。电池包装包括铝塑膜包装、钢壳包装、铝壳包装、塑料壳包装、圆形包装、矩形包装、其它异性包装等。
[0033]在电极片与锂溶液充分接触后，需要将电极中残余的锂溶液溶剂去除，就可以获得补锂后的电极片。这一步骤通常可以通过加热电极片，以挥发去除电极中的残留溶剂，也可以通过对电极片施加真空或负压，去除电极中的残留溶剂；也可以通过惰性气体(如氩气)对电极片进行吹拂或者自然挥发，去除电极中的残留溶剂；当然也可以是以上方法的联合。该去除溶剂步骤实施的温度范围是_40°C?300°C，保证溶剂成分的更好去除。例如对电极片进行加热处理的温度为-40 V，-20 V ,30 °C, 50 V ,80 °C, 100 °C, 150 °C, 200 V，230°C，260°C等。例如液氨溶剂在_40°C下，施加负压就可以去除溶剂。
[0034]根据电极片不同的孔隙率和压实密度参数，以及与锂溶液的接触情况，在电极与锂溶液充分接触后，去除溶剂过程的时间一般在I分钟至5小时，较优的时间是I分钟至5分钟。同时，为了更好的去除电极内部的残留溶剂，电极在上述去除溶剂步骤后，还可以进行更长时间的加热或负压，以去除溶剂。
[0035]在实际使用本发明方法时，考虑到后续的溶剂去除方便性，锂溶液选用沸点低的溶剂或混合溶剂更加有利。例如选用四氢呋喃与正己烷混合溶液、四氢呋喃与环己烷的混合溶液、四氢吡喃和环己烷的混合溶液、四氢呋喃和液氨混合溶液、1，3- 二氧戊环与液氨的混合溶液、乙二醇二甲醚与液氨的混合溶液、等所形成的锂溶液。
[0036]如果选用的高熔点的溶剂成分，例如乙二醇二甲醚和联苯的混合溶液，乙二醇二甲醚和甲苯的混合溶液，二甲醚和联苯的混合溶液、等所形成的的锂溶液。这需要较高的温度下才能将溶剂挥发。也可以采用先由低沸点溶剂洗涤电极，洗去不易挥发的溶剂成分，再通过加热或施加负压的方法去除残留的溶剂。
[0037]实际生产中，不同电极材料以及不同电极、电池设计会对电极提出不同的理论补锂量要求。利用本发明提供的电极补锂方法，实际留存于电极中的锂元素量，可通过电极自身孔隙度、锂溶液浓度、电极与锂溶液接触时间等因素调节。
[0038]通过以上步骤，实现了将锂元素添加到电极中，留存于电极片中的锂元素，将会在电池组装后的电池电化学过程中，实现对电池中所需补锂电极的补锂过程。例如，Si电极中留存的锂元素，会在电池注入电解液后自发的与Si材料发生反应，实现补锂过程。又如，钴酸锂电极通过本发明方法实现锂的留存后，可以在电池充电过程中将锂元素转移到电池负极，实现对负极的补锂目的。对电极的补锂，可以提高该电极组装的锂离子电池的放电容量。
[0039]采用本发明补锂方法所制备出的电极，进而可以组装成锂离子电池；或先将电芯装入包装，然后对电极补锂并除去残留溶剂，然后按锂离子电池工艺组装成电池。
[0040]以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。
[0041]实施例1
[0042]以四氢吡喃和环己烷混合溶液IOOml为溶剂(其中是四氢吡喃占溶剂体积为25 %)，将30g金属锂丝投于该溶剂中，搅拌溶液24小时，取出剩余的锂丝，即获得所需要的锂溶液。在惰性气体保护下，将硅电极浸溃于该锂溶液中，一定时间后(约5min?lOmin)，将电极取出，然后在负压条件下80°C烘干约20min，将溶剂完全挥发，即获得经过补锂的电极片。然后按锂离子电池的制造工艺，可应用该补锂的电极，并配合其它电池组成部分，组装成锂离子电池。
[0043]实施例2
[0044]以四氢呋喃与萘的混合溶液IOOml为溶剂(其中是四氢呋喃占溶剂体积为50% )，将20g金属锂片投于该溶剂中保持24小时，取出剩余的锂片，即获得所需要的锂溶液。在惰性气体保护下，将锡合金电极浸溃于该锂溶液中，一定时间后(约IOmin?20min)，将电极取出，放入真空烘箱中100°C烘干约5小时，即获得经过补锂的电极片。然后按锂离子电池的制造工艺，可应用该补锂的电极，并配合其它电池组成部分，组装成锂离子电池。
[0045]实施例3
[0046]在_40°C环境中，以乙二醇二甲醚与液氨的混合溶液IOOml为溶剂(其中是乙二醇二甲醚占溶剂体积为70 % )，将20g金属锂粉投于该溶剂中，并搅拌溶液24小时，取出剩余的锂粉，即获得所需要的锂溶液。在惰性气体保护下，将硅碳复合电极浸溃于该锂溶液中，一定时间后(约10秒?30秒)，将电极取出，然后在惰性气体保护下20°C烘干约IminJf溶剂完全挥发，即获得经过补锂的电极片。然后按锂离子电池的制造工艺，可应用该补锂的电极，并配合其它电池组成部分，组装成锂离子电池。
[0047]实施例4
[0048]在-40°C环境中，以液氨IOOml为溶剂，将20g金属锂片投于该溶剂中，搅拌溶液24小时，取出剩余的锂片，即获得所需要的锂溶液。在惰性气体保护及-40°C环境中，将硅碳复合电极浸溃于该锂溶液中，一定时间后(约20min?300min)，将电极取出。然后在惰性气体保护及20°C下，以氩气吹拂电极约lmin，将液氨完全挥发，即获得经过补锂的电极片。然后按锂离子电池的制造工艺，可应用该补锂的电极，并配合其它电池组成部分，组装成锂离子电池。
[0049]实施例5
[0050]以乙二醇二甲醚和联苯的混合溶液IOOml为溶剂(其中是联苯占溶剂重量比为10% )，将IOg金属锂片投于该溶剂中，搅拌溶液5小时，取出剩余的锂片，即获得所需要的锂溶液。在惰性气体保护下，将人造石墨电极浸溃于该锂溶液中，一定时间后(约5min?IOmin)，将电极取出。然后以乙二醇二甲醚清洗电极片，洗去残留的锂溶液。再在惰性气体保护下80°C烘干约20min，将乙二醇二甲醚溶剂完全挥发，即获得经过补锂的电极片。然后按锂离子电池的制造工艺，可应用该补锂的电极，并配合其它电池组成部分，组装成锂离子电池。
[0051]实施例6
[0052]在_35°C环境中，以四氢呋喃与液氨的混合溶液IOOml为溶剂(其中是四氢呋喃占溶剂体积为70% )，将30g金属锂丝投于该溶剂中，搅拌溶液24小时，取出剩余的锂丝，即获得所需要的锂溶液。在惰性气体保护下，将该锂溶液喷涂于硅碳复合电极表面，一定时间后(约5min?IOmin)，将电极在50°C下烘干约20min，将溶剂完全挥发，即获得经过补锂的电极片。然后按锂离子电池的制造工艺，可应用该补锂的电极，并配合其它电池组成部分，组装成锂离子电池。
[0053]实施例7
[0054]以二甲醚和联苯的混合溶液IOOml为溶剂(其中是联苯占溶剂重量比为10% )，将IOg金属锂片投于该溶剂中，搅拌溶液5小时，取出剩余的锂片，即获得所需要的锂溶液。在惰性气体保护下，将该锂溶液涂布与硬炭电极表面，一定时间后(约5min?IOmin),以二甲醚清洗电极片，洗去残留的锂溶液。再在惰性气体保护下80°C烘干约20min，将乙二醇二甲醚溶剂完全挥发，即获得经过补锂的电极片。然后按锂离子电池的制造工艺，可应用该补锂的电极，并配合其它电池组成部分，组装成锂离子电池。
[0055]实施例8
[0056]在_40°C环境中，以液氨IOOml为溶剂，将20g金属锂粉投于该溶剂中，并搅拌溶液24小时，取出剩余的锂粉，即获得所需要的锂溶液。在惰性气体保护下，将该锂溶液涂布到钴酸锂电极表面，保持溶液与电极接触一定时间后(约30min?40min)，在惰性气体保护下于_20°C自然挥发约2小时，将溶剂完全挥发，即获得经过补锂的电极片。然后按锂离子电池的制造工艺，可应用该补锂的电极，并配合其它电池组成部分，组装成锂离子电池。
[0057]实施例9
[0058]在_40°C环境中，以四氢呋喃与液氨的混合溶液IOOml为溶剂(其中是四氢呋喃占溶剂体积为70% )，将20g金属锂粉投于该溶剂中，并搅拌溶液24小时，取出剩余的锂粉，即获得所需要的锂溶液。在_40°C环境中惰性气体保护下，将锂溶液注入已经装入包装的锂离子电池电芯，该电芯是由硅碳复合材料电极，正极是钴酸锂材料电极。锂溶液注入电芯一定时间后(约5min?IOmin)，将电池在惰性气体保护下20°C烘干约5小时，将溶剂完全挥发，即完成对电极片的补锂。
[0059]实施例10
[0060]以丙胺和乙二胺混合溶液IOOml为溶剂(其中是乙二胺占溶剂体积为30% )，将20g金属锂粉投于该溶剂中，并搅拌溶液24小时，取出剩余的锂粉，即获得所需要的锂溶液。在惰性气体保护中，将娃碳复合材料电极浸溃于该锂溶液中，一定时间后(约5min?IOmin)，将电极取出。然后在惰性气体保护及60°C下，以氩气吹拂电极，将溶剂完全挥发，SP获得经过补锂的电极片。然后按锂离子电池的制造工艺，可应用该补锂的电极，并配合其它电池组成部分，组装成锂离子电池。
[0061]实施例11
[0062]以丁胺、二氨基丙烷、乙醇混合溶液IOOml为溶剂(其中是二氨基丙烷占溶剂体积为20%，乙醇占体积比为10% )，将20g金属锂片投于该溶剂中，并搅拌溶液24小时，取出剩余的锂片，即获得所需要的锂溶液。在惰性气体保护中，将硅碳复合材料电极浸溃于该锂溶液中，一定时间后(约5min?IOmin),将电极取出。然后在惰性气体保护及80°C下，以気气吹拂电极，将溶剂完全挥发，即获得经过补锂的电极片。然后按锂离子电池的制造工艺，可应用该补锂的电极，并配合其它电池组成部分，组装成锂离子电池。
[0063]实施例12
[0064]某一品种采用硅碳复合负极的锂离子电池，根据设计需要要求对硅碳复合电极补锂重量为0.lmg/cm2。在-35°C环境中，以四氢呋喃和液氨混合溶液IOOml为溶剂(其中是四氢呋喃占溶剂体积为40% )，将Ig金属锂片投于该溶剂中，搅拌溶液24小时，即获得所需要的锂溶液。在惰性气体保护及_35°C环境中，将软炭电极浸溃于该锂溶液中，一定时间后(约Imin?2min)，将电极取出。然后在惰性气体保护及20°C下，以氩气吹拂电极，将溶剂完全挥发，即获得经过补锂的电极片。然后按锂离子电池的制造工艺，可应用该补锂的电极，并配合其它电池组成部分，组装成锂离子电池。
[0065]实施例13
[0066]某一品种采用硅碳复合负极的锂离子电池，根据设计需要要求对硅碳复合电极补锂重量为0.2mg/cm2。在-35°C环境中，以四氢呋喃和液氨混合溶液IOOml为溶剂(其中是四氢呋喃占溶剂体积为40% )，将3g金属锂片投于该溶剂中，搅拌溶液24小时，即获得所需要的锂溶液。在惰性气体保护及_35°C环境中，将软炭电极浸溃于该锂溶液中，一定时间后(约5min?IOmin)，将电极取出。然后在惰性气体保护及20°C下，以氩气吹拂电极，将溶剂完全挥发，即获得经过补锂的电极片。然后按锂离子电池的制造工艺，可应用该补锂的电极，并配合其它电池组成部分，组装成锂离子电池。
【权利要求】
1.一种对锂离子电池中电极的补锂方法,其特征在于,包括: 制备能溶解金属锂的溶剂，溶解金属锂形成锂溶液； 将电极片与锂溶液充分接触，使锂溶液浸润到电极中； 将电极片中的溶剂去除，获得经过补锂的电极片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的能溶解金属锂的溶剂包括醚类有机物、脂类化合物、液态烷类化合物、石蜡类碳氢化合物、芳香族碳氢化合物、石油溶剂、液氨、乙腈、含有2~6个碳原子的烷基胺、多胺或者碳原子数目小于5的低分子量醇中的任意一种或者多种的混合。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的醚类有机物包括四氢呋喃、四氢吡喃、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧戊环、4-甲基-1，3-二氧戊环、1，4-二氧六环、二甲醚、异丙醚、正丁基醚、二丁醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二甲氧甲烷、二甲氧丙烷、二甘醇二甲醚；脂类化合物包括碳酸丙烯酯，碳酸丁烯酯，Y-丁内酯，甲酸甲酯，醋酸甲酯，乙酸乙酯，丙酸甲酯，丙酸乙酯，碳酸二甲酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯，丁酸甲酯，丙酸乙酯，丁酸乙酯液态烷类化合物包括正戊烷、正己烷、正庚烷、异辛烷、环己烷；石蜡类碳氢化合物包括石油醚；芳香族碳氢化合物包括萘、蒽、菲、联苯、苯酚；石油溶剂包括矿物油；烷基胺包括甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺、异丁胺、戊胺、己胺；多胺类化合物包括乙二胺、N，N’ - 二甲基乙二胺、哌嗪、二氨基丙烷、二氨基丁烷、二甲基二氨基丁烷、三氨基乙基胺、叔苯甲基胺、叔磺基胺、N-苯甲基，N-甲基癸酸胺；低分子量醇包括乙醇、丙醇、丁醇。
4.根据权利要求2 所述的方法，其特征在于，所述的能溶解金属锂的溶剂包括四氢呋喃与正己烷的混合溶液、四氢呋喃与环己烷的混合溶液、四氢吡喃与环己烷的混合溶液、四氢呋喃与萘的混合溶液、乙二醇二甲醚与联苯的混合溶液，乙二醇二甲醚与甲苯的混合溶液，二甲醚与联苯的混合溶液、石油醚与甲苯的混合溶液、四氢呋喃与液氨的混合溶液、1，3- 二氧戊环与液氨的混合溶液、乙二醇二甲醚与液氨的混合溶液、丙胺与乙二胺的混合溶液、丁胺和二氨基丙烷和乙醇混合溶液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金属锂可以是条状、丝状、片状、块状或者粉状。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的电极片为负极片或者正极片，包括但不限于硅负极电极片、氧化硅负极电极片、人造石墨负极电极片、天然石墨负极电极片、中间相碳微球负极电极片、硬炭负极电极片、软炭负极电极片、硅碳复合材料负极电极片、锡负极电极片、氧化锡负极电极片、锡合金负极电极片、锡碳复合材料负极电极片、钴酸锂电极片、锰酸锂电极片、L1-N1-Mn-Co-O三元材料电极片、富锂材料电极片、高压L1-N1-Mn-O材料电极片、磷酸铁锂电极片、磷酸锰锂电极片、磷酸钴锂电极片、钛酸锂电极片、氧化钒正极电极片、氧化钴正极电极片、氧化镍正极电极片或者氧化锰正极电极片，或者以上电极片材料中两种或两种以上混合后制备的电极片。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将电极片与锂溶液充分接触，是在惰性氛围中，将电极片浸溃于锂溶液中实现。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将电极片与锂溶液充分接触，是在惰性氛围中，将锂溶液喷涂或涂布于电极片上实现。
9.根据权利要求7或者8所述的方法，其特征在于，电极片与锂溶液的接触时间为I秒至60分钟。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，电极片与锂溶液的接触时间为5秒至5分钟。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将电极片与锂溶液充分接触，是将电极片制成电池电芯并装入电池包装后，在惰性氛围中，将锂溶液注入电池包装中实现。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过加热电极片，或者通过对电极片施加真空或负压，或者通过惰性气体吹拂，或者自然挥发，将电极片中溶剂去除。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将电极片中溶剂去除的方法包括:用低沸点溶剂洗涤电极片，洗去不易挥发的溶剂成分；再通过加热电极片或者对电极片施加真空或负压或者通过惰性气体吹拂的方法去除残留的溶剂。
14.根据权利要求12或者13所述的方法，其特征在于，将电极片中溶剂去除的温度范围是-40°C~300°C，时 间为I分钟至5小时。
【文档编号】H01M4/139GK103943825SQ201410168130
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】徐兆清 申请人:徐兆清