锂离子电池预锂化的重要方法是什么?

2020-11-05      1660 次浏览

对全电池而言,化成时负极界面形成的SEI膜会消耗掉从正极脱嵌的锂离子,并降低电池的容量;假如我们可以从正极材料外再寻找到一个锂源,让SEI膜的形成消耗外界锂源的锂离子,这样就可以保证正极脱嵌的锂离子不会浪费于化成过程,最终就可以提高锂离子电池容量。这个供应外界锂源的过程,就是预锂化。


预锂化的重要方法


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1、负极提前化成法


让负极单独化成,待负极形成SEI膜后再与正极装配,防止化成对正极锂离子的损耗,并大幅提升全电池的首次效率及容量。这种预锂化方法的优点是可以最大限度的模拟正常化成流程,同时保证SEI膜的形成效果与锂离子电池相近,但是负极片的提前化成和正负极片的装配这两个工序,操作难度过大。


2、负极喷涂锂粉法


制作出一种稳定的金属锂粉末颗粒,颗粒的内层为金属锂,外层为具有良好锂离子导通率和电子导通率的保护层;预锂化过程中,先将锂粉分散在有机溶剂中,然后将分散体喷涂在负极片上,接着将负极片上的残留有机溶剂干燥,这样就得到了完成预锂化的负极片。


化成时,喷涂在负极上的锂粉会消耗于SEI膜的形成,从而最大限度的保留从正极脱嵌的锂离子,提高锂离子电池的容量,采用这种预锂化方法的缺点是安全性较难保证,材料及设备改造成本较高。


3、负极三层电极法


与正常铜箔相比,三层电极法的铜箔被涂上了后期化成所要的金属锂粉,为了保护锂粉不与空气反应,又涂上了一层保护层;负极则直接涂在保护层上。


当电芯完成注液后,保护层会溶解于电解液中,从而让金属锂与负极接触,化成时形成SEI膜所消耗的锂离子由金属锂粉补充,这种方法对锂离子电池厂加工条件没有苛刻要求,但是保护层在极片收放卷、辊压、裁切等工位的稳定性是对电极材料研发的很大挑战,金属锂粉化成消失后负极材料粘结性的保证也颇有难度。


4,正极富锂材料法


当负极首效低于正极时,化成时就会有太多的锂离子损耗于负极,造成放电后正极有效空间无法被锂离子欠满,形成正极嵌锂空间的浪费;假如在正极中加入少量的高克容量富锂化材料,这样既可以为化成时SEI膜的形成供应更多的锂离子,也不用担心放电时富锂化材料无法再次嵌锂。


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