專利名稱：一種鋰離子電池及提高其容量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高鋰離子電池容量的方法及采用該方法制得的鋰離子電池。
背景技術(shù)：
作為一種能量密度高和綠色環(huán)保的新能源，鋰離子電池將是未來新能源的發(fā)展趨勢(shì)。鋰離子電池的制作工藝一般包括攪拌、涂膜、冷壓、裁片、卷繞、化成、容量、注液等步驟， 其中化成是一個(gè)十分關(guān)鍵的步驟，關(guān)系到整個(gè)電池的性能，包括首次充放電效率，循環(huán)壽命，高溫性能等等。目前商品化鋰離子電池一般采用能夠可逆嵌脫鋰離子的石墨或無定形炭作為負(fù)極材料，在鋰離子電池化成過程中，有機(jī)電解液會(huì)在碳負(fù)極表面發(fā)生還原、分解， 形成一層電子絕緣、鋰離子可導(dǎo)的固體電解質(zhì)界面膜(solid electrolyte interphase，簡(jiǎn)稱SEI)，在此過程中會(huì)消耗一部分的鋰，從而導(dǎo)致電池首次充放電過程中，存在巨大的不可逆容量。目前改善鋰離子電池石墨負(fù)極首次效率的方法主要是通過控制原材料，這種方法對(duì)石墨負(fù)極首次效率的提高是有限的，同時(shí)對(duì)原材料的要求高，材料加工過程也需要更苛刻的石墨化等等過程，所有這些手段都無疑增加了材料的成本。另一種方法是通過加入外來鋰源提供負(fù)極表面形成SEI需要的鋰，從而提高鋰離子電池容量。例如，公開號(hào)為 US5567474 ；US5776369 ；US5976403 ；US6706447 ；US7276314 的美國FMC公司的專利公開了在鋰離子電池中引入鋰源的技術(shù)。其主要通過在電池負(fù)極極片表面印刷穩(wěn)定的鋰金屬粉末SLMP，通過壓延的方法將此金屬粉末固定在電池負(fù)極片上，鋰金屬粉由于顆粒細(xì)小，很快溶解在極片中，在負(fù)極活性物質(zhì)表面形成一種類似固體電解質(zhì)相界面膜的物質(zhì)(SEI)，從而提高電池負(fù)極的首次效率，最終使得全電池的容量得到提高。 但是由于該金屬鋰粉的比表面積高，對(duì)環(huán)境的濕度要求苛刻，濕度通常需要控制在< 2%。 而且金屬鋰粉SLMP的添加除了刷上去沒有更好的方法，因此電池的一致性也很難保證。此外，金屬鋰粉的儲(chǔ)存和運(yùn)輸條件也很苛刻，難于工業(yè)化。有鑒于此，確有必要提供一種操作簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境要求低、所制作的產(chǎn)品一致性高的提高鋰離子電池容量的方法及使用該方法制作的電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種操作簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境要求低、 所制作的產(chǎn)品一致性高的提高鋰離子電池容量的方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種提高鋰離子電池容量的方法，在電芯外部設(shè)置除正極和負(fù)極以外的第三電極，具體包括以下步驟A、第三電極的制作將含有鋰離子正極活性材料的極片裁剪為電芯的寬度和長度，并在極片邊緣保留或清洗出空白集流體焊接導(dǎo)電極耳，形成第三電極；
B、隔離膜的制作將隔離膜裁減為電芯的高度，隔離膜的寬度要超出第三電極寬度，小于電芯的鋁箔包裝袋寬度；C、將裁剪好的隔離膜與第三電極片依次疊放在待化成的電芯的上，焊接在第三電極上的導(dǎo)線從電芯的氣袋邊引出，然后將鋁箔包裝袋對(duì)折包住電芯，并對(duì)鋁箔包裝袋的邊緣進(jìn)行密封；D、注入電解液，接通負(fù)極和第三電極，對(duì)電池進(jìn)行特定時(shí)間的預(yù)充電后，終止預(yù)充電，然后接通電池的正極和負(fù)極對(duì)電池進(jìn)行化成和整形；F、將電池氣袋剪開，將C步放進(jìn)去的第三電極及隔離膜取出，然后對(duì)電池氣袋邊進(jìn)行密封，繼續(xù)進(jìn)行其他操作直至電池制作完畢。所述鋰離子活性材料為錳酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳酸鋰或者錳鈷鎳氧中的任意一種。所述第三電極設(shè)置在電芯的正上方或側(cè)邊。所述第三電極可重復(fù)使用。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過第三電極引入鋰源對(duì)待化成的電池進(jìn)行預(yù)充電，將第三電極的一定量鋰轉(zhuǎn)移到負(fù)極上，作為負(fù)極表面形成SEI膜所需之鋰，從而在不增加正極活性物質(zhì)使用量的情況下提高陽極的首次效率和電池的容量。這一方法不僅操作簡(jiǎn)單， 對(duì)環(huán)境要求低，可以在通常的環(huán)境下進(jìn)行操作，所制作的產(chǎn)品一致性高，而且使用過的第三電極還可以重復(fù)使用，不浪費(fèi)。此外，第三電極上的鋰源選擇范圍廣，任何能夠提供鋰的物質(zhì)均可，而且第三電極的在裸電芯上的放置位置并沒有特別的限制，如此可以節(jié)約時(shí)間。所使用的第三電極在最后電池整形的過程中被取出，這樣就可以達(dá)到在不增加電池厚度的情況下，提高電池的容量，或在保持電池容量的情況下將電池做得更薄，更窄或更短。本發(fā)明還提供一種鋰離子電池，其由上述的制備方法制得。所述鋰離子電池為鋼殼電池，鋁殼電池或鋁塑膜包裝電池。采用上述的制備方法制得制得的電池具有較高的電池容量，通過第三電極引入鋰源，省去了負(fù)極表面形成SEI膜所需之鋰，并在電池整形的過程中被取出，在不改變電池原外形的情況下，大大提高了電池的容量。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例本發(fā)明的具有高容量的鋰離子電池的制作方法如下先準(zhǔn)備好型號(hào)為511似6電芯(長為沈讓，寬為14mm，厚為5. 1mm)。，在進(jìn)行如下操作A、第三電極的制作將含有錳酸鋰的極片裁剪成長為^mm,寬為14mm的第三電極極片，并在極片邊緣保留或清洗出空白集流體焊接導(dǎo)電極耳；B、隔離膜的制作將隔離膜裁剪成長為^mm,寬為15mm。C、將裁剪好的隔離膜，第三電極片依次疊放在待化成的電芯的上，焊接在第三電極上的導(dǎo)線從氣袋邊引出，然后將鋁箔包裝袋對(duì)折包住電芯，并對(duì)鋁箔包裝袋的邊緣進(jìn)行密封；
D、注入電解液，接通負(fù)極和第三電極，對(duì)電池進(jìn)行池的預(yù)充電，然后接通電池的正極和負(fù)極對(duì)電池進(jìn)行化成和整形。E、將電池氣袋剪開，將C步放進(jìn)去的第三電極及隔離膜取出，然后對(duì)電池氣袋邊進(jìn)行密封，繼續(xù)進(jìn)行其他操作直至電池制作完畢。對(duì)制成的電池進(jìn)行容量測(cè)試，所得結(jié)果示于表1。對(duì)比例將型號(hào)為5114 電芯按常規(guī)方法進(jìn)行化成和整形，沒有外來鋰源的預(yù)充電過程， 對(duì)所得電池進(jìn)行容量測(cè)試，所得結(jié)果示于

圖1。表1實(shí)施例和對(duì)比例所得電池的容量測(cè)試值
權(quán)利要求
1.一種提高鋰離子電池容量的方法，其特征在于，在電芯外部設(shè)置除正極和負(fù)極以外的第三電極，具體包括以下步驟A、第三電極的制作將含有鋰離子正極活性材料的極片裁剪為電芯的寬度和長度，并在極片邊緣保留或清洗出空白集流體焊接導(dǎo)電極耳，形成第三電極；B、隔離膜的制作將隔離膜裁減為電芯的高度，隔離膜的寬度要超出第三電極寬度，小于電芯的鋁箔包裝袋寬度；C、將裁剪好的隔離膜與第三電極片依次疊放在待化成的電芯的上，焊接在第三電極上的導(dǎo)線從電芯的氣袋邊引出，然后將鋁箔包裝袋對(duì)折包住電芯，并對(duì)鋁箔包裝袋的邊緣進(jìn)行密封；D、注入電解液，接通負(fù)極和第三電極，對(duì)電池進(jìn)行特定時(shí)間的預(yù)充電后，終止預(yù)充電， 然后接通電池的正極和負(fù)極對(duì)電池進(jìn)行化成和整形；F、將電池氣袋剪開，將C步放進(jìn)去的第三電極及隔離膜取出，然后對(duì)電池氣袋邊進(jìn)行密封，繼續(xù)進(jìn)行其他操作直至電池制作完畢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鋰離子電池容量的方法，其特征在于所述鋰離子活性材料為錳酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳酸鋰或者錳鈷鎳氧中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鋰離子電池容量的方法，其特征在于所述第三電極設(shè)置在電芯的正上方或側(cè)邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鋰離子電池容量的方法，其特征在于所述第三電極可重復(fù)使用。
5.一種鋰離子電池，其特征在于其制備方法包括權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池，其特征在于所述鋰離子電池為鋼殼電池，鋁殼電池或鋁塑膜包裝電池。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高鋰離子電池容量的方法及采用該方法制得的鋰離子電池，本發(fā)明通過第三電極引入鋰源對(duì)待化成的電池進(jìn)行預(yù)充電，將第三電極的一定量鋰轉(zhuǎn)移到負(fù)極上，作為負(fù)極表面形成SEI膜所需之鋰，從而在不增加正極活性物質(zhì)使用量的情況下提高陽極的首次效率和電池的容量。這一方法不僅操作簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境要求低，可以在通常的環(huán)境下進(jìn)行操作，所制作的產(chǎn)品一致性高，而且使用過的第三電極還可以重復(fù)使用，不浪費(fèi)。
文檔編號(hào)H01M10/0525GK102290614SQ20111020412
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者向登, 吳凱, 朱坤慶, 許金梅, 郝世陽 申請(qǐng)人:東莞新能源科技有限公司, 寧德新能源科技有限公司