[发明专利]一种高镍三元锂电池的低温化成方法

说明书

本发明涉及一种低温化成的高镍三元锂电池加工方法，属于锂电池技术领域。包括以下步骤：a、将碳酸丙烯酯冷冻凝固，将凝固的碳酸丙烯酯加入由电解质锂盐和溶剂乙酸甲酯组成的电解液A中,得到电解液B；b、对待注液高镍三元锂电池抽真空，保持电解液B中碳酸丙烯酯凝固，将电解液B注入电池中，静置后得到注液的电池；c、将电池用电池容量值0.2倍大小的电流恒流充电到3.5V，再用电池容量值0.5倍大小的电流恒流充电到4V；最后将电池温度升至常温，静置后封口，得到低温化成的高镍三元锂电池。本发明通过低温化成的方法使得共插层物质在未形成钝化膜之前没有机会和电极接触，防止其与锂离子共插层石墨电极。

技术领域

本发明涉及一种高镍三元锂电池的低温化成方法，属于锂电池技术领域。

背景技术

三元材料提高镍的含量能大大提升材料的比容量，因此高镍三元材料必然是将来大型电池的一种理想材料。但随着镍含量的提高，引发了一下六个问题：一、正极材料的Ni增加使得电池性能下降：二、氧化还原峰极化增大，使电极由 H2 向 H3结构转变导致体积收缩，容量衰减，循环性能变差；三、随着循环的进行放电电压降低，Ni含量增加内阻也有增加的趋势；四、热分解温度降低，放热量增加，即材料热稳定性变差；五、Ni⁴⁺含量高，Ni⁴⁺有很强的还原倾向，容易发生 Ni⁴⁺—Ni³⁺的反应，从而氧化电解液，使得热稳定性变差；六、存在大比例的 Ni²⁺，导致材料呈氧化性，进而电极材料可以缓慢地分解液体电解质，电池胀气、过充等安全问题更加突出。

电极被共插层破坏不仅影响循环性能，还对热稳定有很大影响。电解液中碳酸丙烯酯在钝化膜形成前与锂离子共插层，破坏石墨烯电极。现有的方法是加入氟代碳酸乙烯酯，在共插层之前预先形成钝化膜，但此方法使用的氟代碳酸乙烯酯制备工艺较复杂，成本较高，限制了其广泛使用。为此，寻找一种解决共插层而不需要添加其他物质的工艺成为了研究的热点。

申请号为201310308133的中国发明专利公开了一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液。本发明公开了一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，所述高压电解液由有机溶剂、电解质锂盐、正极成膜添加剂、负极成膜添加剂及抗氧化添加剂组成，其中，正极成膜添加剂为甲烷二磺酸亚甲酯，负极成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯，抗氧化添加剂为三乙二醇甲醚硼酸酯，以高压电解液的总质量为基准，正极成膜添加剂的添加量为0.5~1%；负极成膜添加剂的添加量为2~5%，抗氧化添加剂的添加量为0.5~1%。本发明的高压电解液具有较好的耐氧化、耐高温及安全特性，保证电池具有较好的循环寿命；同时具有较高的电导率，能保证电池的高倍率及功率特性，还具有较高的安全性，能大大提高动力电池的安全性能。

申请号为201610653856的中国专利，公开了一种高镍三元锂离子动力电池电解液及高镍三元锂离子动力电池。本发明公开了一种高镍三元锂离子动力电池电解液及高镍三元锂离子动力电池。所述电解液包含非水有机溶剂、锂盐、导电添加剂、成膜添加剂和浸润添加剂，其中导电添加剂为二氟磷酸锂，成膜添加剂为硫酸乙烯酯，浸润添加剂为氟代磷腈和氟代碳酸乙烯酯中至少一种；通过以上三种添加剂的协同作用、相互促进，能在电极表面形成优良的SEI膜，并有效促进锂离子电池内部各动力学过程。本发明的动力电池电解液具有良好的锂离子传输特性和耐氧化特性，保证了动力电池的高功率特性和良好的循环性能，同时还具有较高的安全性。

申请号为201610786362的发明专利提供了一种基于三元锂离子电池的防过充电解液及锂离子电池。本发明提供了一种基于三元锂离子电池的防过充电解液及锂离子电池，其特征在于：所述电解液包括锂盐、有机溶剂、过充添加剂、盐类添加剂和功能添加剂；所述过充添加剂包括一种或两种以上的芳香族衍生物A和/或B，衍生物A、B的质量各占电解液质量的0.01％和5％。本发明提供的防过充电解液，可以明显改善镍钴锰三元材料，尤其是在镍含量提高的情况下的电池的过充性能，并且在可改善过充的前提下，尽量减少了添加剂的使用量(< 5％)，对充放电容量没有明显影响，电池DCR基本无变化，循环寿命没有明显降低。