[发明专利]一种高能量密度软包装锂离子电池的制造方法

说明书

本发明提供了一种高能量密度软包装锂离子电池的制造方法，包括以下步骤：步骤1：制备电池卷芯或极片集束；步骤2：将包有隔离膜的涂碳铝箔包裹在电池卷芯或极片集束外部，并组装成软包电池；步骤3：向步骤2组装的软包电池中注入预锂化电解液，以涂碳铝箔作为辅助电极对负极进行预锂化；步骤4：预锂化完成后，取出涂碳铝箔并去除多余的预锂化电解液，注入功能化电解液，然后进行活化，得到高能量密度软包装锂离子电池。本发明实现了电池负极的简单、安全、可精准控制的原位预锂化，从而弥补全电池首次充放电过程中的锂损失，提高全电池中正极材料的克容量发挥，有效提升锂离子电池的能量密度。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种高能量密度软包装锂离子电池的制造方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、能量密度大和循环性能优异等特点，近年来在便携式电子器具、电动两轮车、无人机、电动汽车等领域得到广泛使用。随着用户需求的不断提升，对锂离子电池的能量密度提出了越来越高的要求。

为了提高锂离子电池的能量密度，人们开发了系列高电压、高容量正极材料，以及高容量负极材料如氧化硅/碳复合负极材料、纳米硅/碳复合负极材料、复合碳负极材料等。其中硅基负极材料(氧化硅/碳复合负极材料、纳米硅/碳复合负极材料)由于首次充放电效率较低，使得首次充电过程中从正极脱出的锂离子在接下来的放电过程中不能全部回嵌到正极材料，从而导致正极材料在采用硅基负极的全电池(采用石墨、硅基负极、钛酸锂负极等作为对电极的电池体系)中的比容量小于半电池(采用金属锂作为对电极的模拟电池)中的克容量。即使是采用石墨负极，正极在全电池中克容量发挥通常也是低于半电池中的克容量。通过在正、负极材料中或在电极表面加入补锂剂可以补偿首次充放电过程中的锂损失，但是，负极补锂剂(如锂箔、稳定化锂粉)通常与空气中水分、甚至与氧氧和二氧化碳反应活性高，对于环境控制要求高，安全隐患大；正极补锂通常会残余脱锂后的非活性物质，从而降低正极材料整体的比容量。

因此，如何实现简单、安全的原位预锂化，提高锂离子电池的能量密度，具有重要意义与应用前景。

发明内容

本发明提供了一种高能量密度软包装锂离子电池的制造方法，通过在锂离子电池组装过程中预设涂炭铝箔辅助电极，通过对涂炭铝箔辅助电极、电池负极构成的电化学体系进行充电，实现电池负极的简单、安全、可精准控制的位预锂化，从而弥补全电池首次充放电过程中的锂损失，提高全电池中正极材料的克容量发挥，有效提升锂离子电池的能量密度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种高能量密度软包装锂离子电池的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：制备电池卷芯或极片集束；

步骤2：将包有隔离膜的涂碳铝箔包裹在电池卷芯或极片集束外部，并组装成软包电池；

步骤3：向步骤2组装的软包电池中注入预锂化电解液，以涂碳铝箔作为辅助电极对负极进行预锂化；

步骤4：预锂化完成后，取出涂碳铝箔及预锂化电解液，注入功能化电解液，然后进行活化，得到高能量密度软包装锂离子电池。

优选地，所述电池卷芯或极片集束包括正极片、负极片和隔膜，所述正极片和负极片的集流体均为多孔集流体。

优选地，所述多孔集流体上孔的间距小于5mm，孔的直径小于0.3mm。

优选地，所述正极片和负极片通过在多孔集流体上涂敷活性物质、粘结剂和导电剂混合物而得。

优选地，所述涂碳铝箔末端焊接有铝塑复合极耳；所述复合极耳从软包电池的气袋引出。

优选地，所述预锂化电解液为含有0.5-3％的VC，1-12％的LiDFOB和10-15％的LiPF₆的溶剂，所述溶剂由DMC，DEC，EMC，PC，EA中的至少一种与EC混合得到。