通过施加磁场制造具有高容量和高稳定性的锂二次电池的方法

文档序号:41806587发布日期:2025-05-06 17:15阅读:31来源:国知局

本发明涉及一种通过施加磁场而具有高容量和高稳定性的锂二次电池,以及一种即使在快速充电条件下也保持稳定的电池容量并且可以再循环的锂二次电池。


背景技术:

1、随着it技术和电动汽车电池市场的增长,作为能源使用的核心部件的锂二次电池的行业的技术研究正在继续。由于锂二次电池具有高的能量密度、优异的寿命特性和低的自放电的优点,作为能源,它正被应用于各种领域,并且作为储能装置变得越来越重要。

2、在锂二次电池的制造过程中,在化成工艺中将锂离子从正电极的锂金属氧化物插入到负电极中。在该工艺中,锂二次电池用电解液的溶剂成分达到还原电位,并且在负电极表面生成作为还原副产物的li2co3、lio、lioh等有机材料以形成涂膜。这样在负电极表面形成的涂膜被称为固体电解液界面(sei,以下,称为sei膜)。sei膜是不具有电子导电性的非导体,并且当在第一次充电期间形成一次时,它防止在重复充电/放电期间锂离子与负电极或负电极表面上的其他材料的反应,并且用作仅允许锂离子在电解液溶液与负电极之间通过的离子通道。

3、此外,sei膜是决定电池安全性、功率容量、漏电流、保质期和寿命的核心元件。由于在初始化成工艺中稳定地制造的sei膜不会引起与碳负电极或其他材料的副反应,因此它可逆地保持插入/脱附的锂离子的量,并且通过将溶解在有机溶剂中的锂离子和阴离子一起插入来防止碳负电极的结构的结构性的倒塌。因此,作为稳定形成的离子的入口的sei膜确保了化成工艺后的二次电池的充电/放电反应的可逆性,并且抑制了电阻的进一步上升。

4、即,锂二次电池随着充电/放电而反复收缩膨胀,导致电极活性材料从集电体剥离,充电/放电效率和循环特性劣化,为了防止该问题,需要稳定地形成sei膜。

5、通常,为了稳定地形成sei膜,曾试图改善电解液溶液或负电极材料的组成,或者改善锂二次电池的制造工艺,以形成稳定的sei膜,但效果不佳。因此,需要开发通过在锂二次电池的负电极表面形成稳定的sei膜,即使在快速充电条件下也能保持稳定的电池容量的可再循环利用的高效锂二次电池。


技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的目的在于提供一种锂二次电池的制造方法,该锂二次电池通过设计化成工艺而提高了电池输出。

3、本发明的另一个目的是提供一种锂二次电池的制造方法,其即使在诸如快速充电/放电的恶劣条件下也能确保稳定性。

4、本发明的另一个目的是提供一种锂二次电池的制造方法,该锂二次电池即使在由于电池电阻增加而寿命保持率低的情况下也可以再循环。

5、技术解决方案

6、在一个总体方案中,锂二次电池的制造方法包括:(a)电极板工艺步骤:制造正电极板和负电极板;(b)组装工艺步骤:通过在正电极板和负电极板中包括隔膜并注入电解液溶液来进行组装以制造单元电池;以及(c)激活工艺步骤:对所制造的单元电池执行化成工艺,其中在(c)的化成工艺中施加磁场。

7、在根据本发明的示例性实施方式的用于制造锂二次电池的方法中,所施加的磁场可以具有0.1t至2.0t的强度和1hz至30hz的频率,并且所施加的磁场的施加时间可以是1分钟至60分钟。

8、在根据本发明的示例性实施方式的用于制造锂二次电池的方法中,(c)中施加的电流可以为0.01c至1.0c,(c)中所施加的电流的时间可以为1小时至10小时。

9、在另一一般方面,提供了一种通过该制造方法制造的锂二次电池。

10、在根据本发明的示例性实施方式的锂二次电池中,锂二次电池可以具有20mah/g或更大的初始放电容量、85%或更大的初始库仑效率和18%或更大的放电容量比。

11、有益效果

12、根据本发明的锂二次电池的制造方法可以在单元电池内部的电极表面形成稳定的sei膜。因此,提高了电池的寿命特性,改善了其输出特性,即使在快速充电条件下也可以稳定地保持电池容量,并且降低了电池电阻,从而使得电池能够再循环。



技术特征:

1.一种用于制造锂二次电池的方法,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的用于制造锂二次电池的方法,其中,所施加的磁场具有0.1t至2.0t的强度。

3.根据权利要求1所述的用于制造锂二次电池的方法,其中,所施加的磁场具有1hz至30hz的频率。

4.根据权利要求1所述的用于制造锂二次电池的方法,其中,所施加的磁场的施加时间为1分钟至60分钟。

5.根据权利要求1所述的用于制造锂二次电池的方法,其中,(c)中施加的电流为0.01c至1.0c。

6.根据权利要求1所述的用于制造锂二次电池的方法,其中,(c)中所施加的电流的时间为1小时至10小时。

7.一种通过权利要求1所述的方法制造的锂二次电池。

8.根据权利要求7所述的锂二次电池,其中,所述锂二次电池具有20mah/g或以上的初始放电容量。

9.根据权利要求7所述的锂二次电池,其中,所述锂二次电池具有85%或以上的初始库仑效率。

10.根据权利要求7所述的锂二次电池,其中,所述锂二次电池具有18%或以上的放电容量比。


技术总结
本发明涉及一种通过施加磁场而具有高容量和高稳定性的锂二次电池,以及一种即使在快速充电条件下也能保持稳定的电池容量并且可以再循环的锂二次电池。根据本发明的锂二次电池的制造方法可以在单元电池内部的电极表面上形成稳定的SEI膜。因此,提高了电池的寿命特性,提高了其输出特性,即使在快速充电条件下也能够稳定地维持电池容量,并且降低了电池电阻,从而实现电池的再循环。

技术研发人员:金性洙,林圣贤,努尔扎汉·乌米罗夫,池尚求
受保护的技术使用者:忠南大学校产学协力团
技术研发日:
技术公布日:2025/5/5
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