一种锂离子电池及其制备方法与流程

本发明涉及电源领域，具体涉及一种锂离子电池及其制备方法。

背景技术：

锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，li⁺从正极脱嵌，经过电解液嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

用于锂离子电池的电解液是电池中离子传输的载体，在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用。电解液一般含有有机溶剂、锂盐，可选地，还含有添加剂。

相关技术中，有机溶剂可以选自：环状碳酸酯(如pc、ec)、链状碳酸酯(如dec、dmc、emc)、羧酸酯类(如mf、ma、ea、ma、mp等)或其组合

相关技术中，锂盐可以选自：lipf6、liclo4、libf4、liasf6或其组合。

相关技术中，添加剂可以选自：成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、控制电解液中h2o和hf含量的添加剂、改善低温性能的添加剂、多功能添加剂或其组合。

技术实现要素：

本申请要解决的技术问题是提供一种性能优良的锂离子电池。

在一些方面，提供一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

i)获得锂离子电池电芯；

ii)用溶解有锂盐的溶液浸润上一步的电芯，然后将浸润后的电芯烘干；

iii)将上一步的电芯封装。

在一些实施方案中，步骤ii)中，所述锂盐选自无机锂盐、有机锂盐或其组合。

在一些实施方案中，步骤ii)中，所述锂盐选自li2co3、li2c2o4、lif、li2so3、li3po4或其组合。

在一些实施方案中，步骤ii)中，所述锂盐是li2co3。

在一些实施方案中，步骤ii)中，所述溶液的溶剂是非水溶剂，例如是有机溶剂。

在一些实施方案中，步骤ii)中，所述溶液的溶剂选自环丁砜、二乙基亚砜、二甲基甲酰胺、乙腈、丙腈、丙二腈或其组合。

在一些实施方案中，步骤ii)中，所述溶液的溶剂是二甲基亚砜。

在一些实施方案中，步骤ii)中，锂盐在所述溶液中的浓度为0.05～0.5wt％(例如0.05～0.1wt％、0.1～0.2wt％、0.2～0.3wt％、0.3～0.4wt％或0.4～0.2wt％)。

在一些实施方案中，步骤ii)中，所述烘干是真空烘干。

在一些实施方案中，烘干后的电芯不含有上述溶剂。

在一些实施方案中，真空烘干时真空的绝对压力小于10^-3pa。

在一些实施方案中，真空烘干的温度为70～90℃。

在一些实施方案中，真空烘干的时间是3～10h。

在一些实施方案中，步骤i)中，所述电芯包括正极片、隔膜和负极片，所述隔膜层叠于正极片和负极片之间。

在一些实施方案中，正极片是表面覆有正极材料层的金属片。金属片例如是铝片。

在一些实施方案中，负极片是表面覆有负极材料的金属片。金属片例如是铜片。

在一些实施方案中，本申请所用的术语“负极材料”是指在充电的过程中接受电子的材料。术语“正极材料”是指在充电的过程中提供电子的材料。

在一些实施方案中，正极材料含有钴酸锂材料、镍酸锂材料、锰酸锂材料、三元材料、磷酸铁锂材料或其组合。

在一些实施方案中，负极材料含有碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳或其组合。

在一些实施方案中，负极材料是硅基材料。

在一些实施方案中，步骤i)中，所述电芯是层叠式电芯或卷绕式电芯。

在一些实施方案中，步骤iii)中，所述封装是指将上一步的电芯封装在含有电解液的包装内，获得锂离子电池。

在一些实施方案中，所述电解液含有：有机溶剂和锂盐。

在一些实施方案中，所述电解液中的有机溶剂选自：环状碳酸酯；链状碳酸酯；羧酸酯类或其组合。

在一些实施方案中，所述电解液中的锂盐选自：lipf6、liclo4、libf4、liasf6或其组合。

在一些实施方案中，还对封装后的电池进行静置、化成、分容等一步或多步操作。

在一些实施方案中，所述包装是软包薄膜。

在一些实施方案中，锂离子电池是软包锂离子电池。

在一些实施方案中，锂离子电池是液态锂离子电池。

在一些方面，提供一种锂离子电池，由本公开任一项所述方法制备获得。

在一些实施方案中，电解液还可以含有添加剂。

在一些实施方案中，添加剂选自：成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、控制电解液中h2o和hf含量的添加剂、改善低温性能的添加剂或其组合。

术语“软包电池”是指电芯和电解液共同被软包薄膜包裹密封的电池。

术语“软包薄膜”应被理解为灵活的薄膜、尤其是复合薄膜，所述灵活的薄膜是电解液不能透过的。软包薄膜例如包括由尼龙、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙酯、聚丙烯和/或金属、尤其是铝构成的复合体。

术语“非水溶剂”涉及不在水的基础上的溶剂。术语“非水溶剂”包括无水的溶剂，但不限于上述的那些。换句话说，非水溶剂可包含微量的水。优选地，水的量少于5vol％，然后是2％vol％、1％vol％，更优选的少于0.5vol％，少于0.1vol％、少于0.01vol％或少于0.001vol％。

术语有机溶剂，可以是有机溶剂，可以是非极性有机溶剂、具有比水小的偶极矩的有机溶剂和疏水的有机溶剂，例如，几乎不与水混合或一点也不与水混合的溶剂。

术语“有机溶剂”是本领域已知的，和涉及通常用于化学工业中的碳基础的物质，能够溶解或分散一个或多个物质。一般而言，有机溶剂是比水更亲脂性的或疏水性的。因而，它们的logp值通常大于零。依照本发明，有机溶剂涉及未取代的烃类溶剂如石蜡族的、脂肪族的和芳香族的烃和它们的含有杂原子的衍生物，如氧(醇、酮、乙二醇酯)、卤素(例如四氯化碳)、氮(例如，dmf、二甲基甲酰胺和乙腈)或硫(例如，dmso、二甲基亚砜)。通常地使用的有机溶剂是甲醇、乙醇、丙二醇(pg)、丙三醇、c3到c10的醇、乙腈、丁酮、1,1,1-三氟乙烷(tfe)、六氟异丙醇(hfip)、乙酸乙酯、四氯化碳、丁醇、二丁基醚、二乙基醚、环己胺、甲叉二氯(二氯甲烷)、己烷、乙酸丁酯、二异丙基醚、苯、二戊醚(dipentylether)、氯仿、庚烷、四氯乙烯、甲苯、十六烷、二甲基甲酰胺(dmf)、n-甲基吡咯烷酮(n-methylpyrrolidone)(nmp)、二甲基乙酰胺(dma)、四氢呋喃(thf)和二氧杂环乙烷。

有益效果

本申请的锂离子电池及其制备方法具有以下有益效果中的一个或多个：

(1)本申请方法制备获得的锂离子电池具有改善的循环性能；

(2)本公开方法制备获得的锂离子电池具有较好的高温稳定性，在60℃储存7天后，具有较好的容量保持性能。

(2)本申请方法简单、绿色、成本低、效率高、适合大规模生产。

下面将结合附图和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是，本领域技术人员将理解，下列附图和实施例仅用于说明本发明，而不是对本发明的范围的限定。根据附图和优选实施方案的下列详细描述，本发明的各种目的和有利方面对于本领域技术人员来说将变得显然。

附图说明

图1是实施例1和对比例1电池的放电容量循环曲线。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

1、负极制备：将石墨、导电炭黑、cmc胶液(cmc含量为2.5％，溶剂为水)、sbr粘接剂(sbr含量45wt％的水溶液)等按照质量比100：2：5：5混合制成浆料，涂覆在9μm厚铜箔集流体双面上，经过辊压、制片等步骤制成134μm厚负极片。负极片尺寸：长705mm，宽82.5mm，含9.9克负极活性物质。

2、正极制备：将三元材料ncm622、导电炭黑、pvdf胶液(质量分数10％)按照质量比150:3:20混合制成正极浆料，涂覆在16μm厚铝箔集流体的双面上，经过辊压、制片等步骤制成130μm厚正极片。正极片尺寸：长802mm，宽81mm，含19.5克正极活性物质。

3、电芯的制备：将正极片、隔膜和负极片层叠，使正极材料和负极材质之间被隔膜隔开，然后制成卷芯，获得电芯。隔膜厚度20μm。

4、电芯处理：用含锂盐的有机溶液对该电芯进行浸润，浸润时间8min。然后将浸润后的电芯在85℃下真空烘干4h，去除有机溶剂。含锂盐的有机溶液是含0.1wt％的li2co3的二甲基亚砜溶液。

5、封装：将上一步所得电芯用软包薄膜封装。即，用软包薄膜对电芯进行顶侧封，然后注电解液，再封住电解液注入口，完成封装。电解液采用锂离子电池用电解液，其中含lipf6、dec、dmc等。

6、静置、化成和分容：封装后的电池静置18-22小时，再进行化成和分容。

化成步骤如下：

1、0.05c电流恒流充电至3.65v。

2、0.1c电流恒流充电至3.75v。

3、0.2c电流恒流充电至3.95v。

分容步骤如下：

1、0.2c电流恒流放电至3.0v

2、0.2c电流恒流恒压充电至4.2v，截止电流为0.02c。

3、上述步骤循环3次。

分容后即获得软包电池。电池尺寸：厚度为3.5mm，宽度为65mm，高度为91mm。电池设计容量2800mah。共制备4个电池，分别编号为a1，a2，a3，a4。

对比例1

对比例1参照实施例1，区别仅在于不实施步骤4。共制备4个电池，分别编号为b1，b2，b3，b4。

测试例1【循环测试】

循环测试：将实施例1和对比例1的电池a4、b4分别在常温下以1c电流充电至4.2v，再以1c电流放电至3.0v，如此循环测试，测得电池的常温循环放电容量。循环周数为400周。

循环400周后，实施例1的电池a4的容量保持率为90％，对比例1的电池b4的容量保持率为84％。图1示实施例1和对比例1的常温循环放电容量循环曲线。实施例1的电池比对比例1的电池具有更高的容量保持率

测试例2【储存测试】

对于实施例1的电池a1～a3和对比例1的电池b1～b3进行储存测试。将分容后的电池以0.2c放电至3v，所测的放电容量记为x。然后将电池在常温下以0.2c充电至4.2v，然后在60℃存储7天。对于储存后的电池，将电池在0.2c放电至3.0v，获得首次放电容量y1。然后将电池在以0.2c在3v～4.2v之间循环充放电3次，测量最后一次放电容量y2。结果如下表。其中，

根据测试例1和2的结果，实施例1的电池比对比例1的电池具有更高的60℃容量保持率和60℃容量恢复率。

结论：

由于实施例1与对比例1的电池制备区别步骤仅在于电芯处理步骤，即“用含锂盐的有机溶液对该电芯进行浸润，浸润时间8min。然后将浸润后的电芯在85℃下真空烘干4h，去除有机溶剂。含锂盐的有机溶液是含0.1wt％的li2co3的二甲基亚砜溶液。”结合上述电池性能提升结果，可以推知，含有上述电芯处理步骤的方法确实能够获得改善电池的性能。

不受理论限制，本申请方法改善了锂离子电池工作时的sei膜的成分，进而改善了锂离子电池的高温下的稳定性，还提高电池的循环性能。

尽管本发明的具体实施方式已经得到详细的描述，但本领域技术人员将理解：根据已经公开的所有教导，可以对细节进行各种修改和变动，并且这些改变均在本发明的保护范围之内。本发明的全部范围由所附权利要求及其任何等同物给出。