[发明专利]双脉冲激励构筑锂离子电池电解质界面膜的方法

说明书

本发明公开了一种双脉冲激励构筑锂离子电池电解质界面膜的方法，采用双脉冲激励，在设定的温度、磁场、电磁波和粒子流的条件下，直接对锂离子电池、电极或者独立的电解质界面膜进行通电操作，调节锂离子电池的荷电状态，将锂离子电池充电至满电状态，然后再将其放电至空电状态，通过充放电的重复操作，构筑成分、厚度、结构均匀，一致性高并且过程可控的电解质界面膜。通过构筑上述电解质界面膜，进一步提高锂离子电池的综合性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术研究领域，具体涉及一种利用双脉冲激励构筑锂离子电池电解质界面膜的方法。

背景技术

锂离子电池在生产过程中包括预充和老化工艺。传统的预充工艺一般指在不同的温度环境下，将注完电解液并放置一段时间后的电池以低倍率进行恒流充电和放电，最终将电池稳定在一定的电量下，送往老化工艺。详细地，预充工艺电池充电和放电过程中，在电池电极和电解质接触的界面处，电解液部分组分会发生电化学驱动的还原反应和氧化反应，反应产物会在电极表面初步形成电极电解质界面，即一种电极保护膜。传统的老化工艺指在不同温度环境下，将经过预充工艺的电池长时间放置。详细地，老化工艺电池放置过程中，电极和电解质在接触界面处发生缓慢的非电化学驱动型还原反应和氧化反应。相似地，反应产物会进一步形成电极电解质界面，进一步发展和完善电极保护膜。在上述电极保护膜的生成、发展和完善过程中，伴随着气体产物的生成、活性锂作用于膜生成的损失，以及电极材料中活性锂位点的不可逆损失。

经过预充和老化工艺后的锂离子电池，完成了电极电解质界面的构筑，即电极保护膜的构筑，以及电极材料可逆活性位点的稳定化。这种电极电解质界面可以阻止电解质组分的进一步分解、减少气体产物的生成、减少活性锂作用于膜生成的损失、以及减少电极材料中活性锂位点的不可逆损失。同时这种膜是一种离子导通膜，锂离子可以自由通过。所以，这种电极电解质界面的构筑可以提高锂离子电池的循环性能、使用寿命、倍率性能、高温耐受性能，以及安全性能。

然而，传统预充工艺运用低倍率的恒流充放电工艺，不仅时间长，充放电耗能高，同时，这种低倍率恒流充放电会使得电极表面长期处于离子扩散控制阶段，电流密度集中于锂离子浓度优势位点、材料表面高反应活性优势位点、电导率优势位点以及界面膜生长边缘优势位点，所以电极电解质界面膜会在优势位点集中生长，优势位点的界面膜会比弱势位点的界面膜更厚，优势分解产物在优势位点的比重更大。同样的，对于老化工艺，不仅时间长，温室耗能高，而且界面膜和优势产物依然会在自反应优势位点继续增厚，比重增大。因此，传统工艺构筑的电解质界面膜分布不均匀、成分不统一、厚度差别大、结构差异大，即传统工艺下，电解质界面膜的生成和发展是一个不可控的过程，继而对电池性能的影响也不可控。同时，界面膜生长的差异会导致电极保护的差异，即界面膜对正负电极的保护程度会存在差异；传统工艺中伴随的产气量大，活性锂损失多，电极材料活性锂位点损失多。因此，传统的预充老化工艺对电池综合性能的提高存在较大的局限性。

综上所述，如果能找到合适的方法构筑电解质界面膜，降低电解质界面膜生长的差异性、减少产气量、减少活性锂的损失、减少活性锂位点的损失，使得电解质界面膜的生产成为一个可控的过程，这对于进一步提高锂离子电池的综合性能具有重要意义。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种双脉冲激励构筑锂离子电池电解质界面膜的方法，采用双脉冲激励，在设定的温度、磁场、电磁波和粒子流的条件下，直接对锂离子电池、电极或者独立的电解质界面膜进行通电操作，调节锂离子电池的荷电状态，将锂离子电池充电至满电状态，然后再将其放电至空电状态，通过充放电的重复操作，构筑成分、厚度、结构均匀，一致性高并且过程可控的电解质界面膜。通过构筑上述电解质界面膜，进一步提高锂离子电池的综合性能。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：

发明提供了一种双脉冲激励构筑锂离子电池电解质界面膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：