[发明专利]二次电池用硅氧化物负极的预锂化方法

说明书

本发明涉及一种二次电池用硅氧化物负极的预锂化方法，并且更具体地，涉及一种硅氧化物负极的预锂化方法，所述方法在组装锂二次电池的步骤之前，将硅氧化物负极浸入电解质中，并且在其变湿之后，在向所述硅氧化物负极施加压力的同时，使锂金属与所述硅氧化物负极直接接触。经历了由本发明提供的预锂化步骤的二次电池用硅氧化物负极具有改善的不可逆性，并且通过使用所述二次电池用硅氧化物负极所制造的二次电池具有优异的充电和放电效率。

技术领域

本发明是一种二次电池用硅氧化物负极的预锂化方法。具体地，本发明是一种预锂化方法，所述方法是通过将硅氧化物负极浸入电解液中以进行润湿并且在锂金属与所述硅氧化物负极直接接触的同时施加压力而实现的。

背景技术

随着能源的价格由于化石燃料的枯竭而上涨和对环境污染的关注的增加，对环保的替代能源的需求已经成为为了未来生活不可或缺的因素。特别是，随着与移动装置相关的技术的发展和对移动装置的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求正在迅速增加。

通常，就电池的形状而言，对能够应用于具有小厚度的产品如移动电话的矩形二次电池和袋型二次电池的需求高。就材料而言，对具有高能量密度、放电电压和输出稳定性的锂离子二次电池，如锂离子聚合物电池的需求高。

一般来说，为了制造二次电池，将活性材料施涂到集电器的表面上以形成正极和负极，并且将隔膜置于它们之间以形成电极组件，然后将所述电极组件安装在圆筒形或矩形的金属或铝层压片的袋形壳体的内部，并且将液体电解质注入或浸渍到所述电极组件中或使用固体电解质，从而制造二次电池。

一般来说，使用诸如石墨的碳材料作为锂二次电池的负极，但是碳的理论容量密度是372mAh/g(833mAh/cm³)。因此，为了改善负极的能量密度，作为负极材料研究了与锂合金化的硅(Si)、锡(Sn)、其氧化物和其合金。在它们当中，硅类材料已经由于它们的低成本和高容量(4200mAh/g)而受到关注。

然而，硅由于锂离子的嵌入/脱嵌期间的体积变化而具有不佳的机械稳定性并且存在妨害循环特性的问题。因此，需要开发一种材料，所述材料通过具有结构稳定性，从而在使用所述材料作为电化学装置的活性材料时具有优异的稳定性并且能够确保循环特性。

此外，当使用硅类负极活性材料时，存在初始不可逆容量大的问题。在锂二次电池的充电/放电反应中，在充电期间从正极释放的锂嵌入负极中，并且在放电期间锂返回到正极。在硅类负极活性材料的情况下，体积变化和表面副反应如此严重以致于在初始充电时嵌入负极中的许多锂不能再次返回到正极，从而引起初始不可逆容量增加。当初始不可逆容量增加时，会出现电池容量和循环迅速减少的问题。

为了解决上述问题，已知一种将包含硅类负极活性材料的硅氧化物负极进行预锂化的方法。作为预锂化方法，已知通过物理化学方法将负极活性材料进行锂化以制造电极的方法、和以电化学方式将负极进行预锂化的方法。

常规的物理化学方法由于在高温下实施的环境因素而具有着火和爆炸的风险。常规的电化学方法有不能均匀地控制初始不可逆容量和制造成本增加的问题。

发明内容

技术问题

本发明要解决上述根据现有技术的技术问题。本发明旨在提供：一种具有优异的初始不可逆性的负极，这是通过将二次电池用硅氧化物负极浸入电解液中进行润湿并且使所述经润湿的二次电池用硅氧化物负极与锂金属直接接触而实现的；和一种使用所述负极的具有优异充电/放电性能的电池。

技术方案

根据本发明的一个示例性实施方式，提供了一种二次电池用硅氧化物负极的预锂化方法，所述方法包括：将所述二次电池用硅氧化物负极浸入电解液中进行润湿的第一步骤；和使所述经润湿的二次电池用硅氧化物负极与锂金属直接接触的第二步骤。