橡膠（SBR)按照 90 :5 :2. 5 :2. 5的質(zhì)量比進(jìn)行勻漿，完成后在銅箱上涂布，單面涂布面密度為2mg/cm2,制成 娃基負(fù)極； (2) 在控制水蒸氣含量小于lppm，氧氣含量小于Ippm的手套箱內(nèi)，用裝有嵌鋰電解液 的電解裝置，以金屬鋰片作為對(duì)電極，硅基負(fù)極作為工作電極，在工作電極上進(jìn)行電沉積金 屬鋰； (3) 電沉積金屬鋰：在嵌鋰電解液中，以二步恒電流脈沖沉積方法進(jìn)行電沉積金屬鋰： (a) 以4mA/cm2的電流密度，持續(xù)放電5s ; (b) 擱置 IOs ; (c) 以20mA/cm2的電流密度，持續(xù)放電5s ; (d) 擱置 IOs ; (e) 以4mA/cm2的電流密度，持續(xù)放電5s，并重復(fù)5次； (4) 在手套箱內(nèi)，將預(yù)鋰化處理后硅基負(fù)極在碳酸二甲酯DMC溶液中浸泡30min ; (5) 烘干后即得預(yù)鋰化后的硅基負(fù)極。
[0021] 將制得的硅基負(fù)極作為負(fù)極，金屬鋰作為正極，聚丙烯作為隔膜，以LiPF6作為電 解質(zhì)，EC和EMC混合作為電解液，組裝成紐扣電池。完成后進(jìn)行充放電測(cè)試。
[0022] 實(shí)施例2 一種硅基負(fù)極的預(yù)鋰化處理裝置，結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同。
[0023] 一種硅基負(fù)極的預(yù)鋰化處理工藝，步驟如下： (1)將650mAh/g的硅碳粉末、導(dǎo)電劑SP、羥甲基纖維素（CMC)和丁苯橡膠（SBR)按照 90 :5 :5 :5的質(zhì)量比進(jìn)行勻漿，完成后在銅箱上涂布，單面涂布面密度為2mg/cm2,制成硅基 負(fù)極； (2) 在控制水蒸氣含量小于lppm，氧氣含量小于Ippm的手套箱內(nèi)，用裝有嵌鋰電解液 的電解裝置，以金屬鋰片作為對(duì)電極，硅基負(fù)極作為工作電極，在工作電極上進(jìn)行電沉積金 屬鋰； (3) 電沉積金屬鋰：在嵌鋰電解液中，以二步恒電流脈沖沉積方法進(jìn)行電沉積金屬鋰： (a) 以2mA/cm2的電流密度，持續(xù)放電IOs ; (b) 擱置 20s ; (c) 以lOmA/cm2的電流密度，持續(xù)放電IOs ; (d) 擱置 20s ; (e) 以2mA/cm2的電流密度，持續(xù)放電5s，并重復(fù)8次； (4) 在手套箱內(nèi)，將預(yù)鋰化處理后硅基負(fù)極在碳酸二甲酯DMC溶液中浸泡30min ; (5) 烘干后即得預(yù)鋰化后的硅基負(fù)極。
[0024] 將制得的硅基負(fù)極作為負(fù)極，金屬鋰作為正極，聚丙烯作為隔膜，以LiPF6作為電 解質(zhì)，EC和EMC混合作為電解液，組裝成紐扣電池。完成后進(jìn)行充放電測(cè)試。
[0025] 實(shí)施例3 一種硅基負(fù)極的預(yù)鋰化處理裝置，結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同。
[0026] 一種硅基負(fù)極的預(yù)鋰化處理工藝，步驟如下： (1) 將650mAh/g的硅碳粉末、導(dǎo)電劑SP、羥甲基纖維素（CMC)和丁苯橡膠（SBR)按照 90 :5 :1 :1的質(zhì)量比進(jìn)行勻漿，完成后在銅箱上涂布，單面涂布面密度為2mg/cm2,制成硅基 負(fù)極； (2) 在控制水蒸氣含量小于lppm，氧氣含量小于Ippm的手套箱內(nèi)，用裝有嵌鋰電解液 的電解裝置，以金屬鋰片作為對(duì)電極，硅基負(fù)極作為工作電極，在工作電極上進(jìn)行電沉積金 屬鋰； (3) 電沉積金屬鋰：在嵌鋰電解液中，以二步恒電流脈沖沉積方法進(jìn)行電沉積金屬鋰： (a) 以8mA/cm2的電流密度，持續(xù)放電3s ; (b) 擱置6s ; (c) 以30mA/cm2的電流密度，持續(xù)放電3s ; (d) 擱置6s ; (e) 以8mA/cm2的電流密度，持續(xù)放電3s，并重復(fù)3次； (4) 在手套箱內(nèi)，將預(yù)鋰化處理后硅基負(fù)極在碳酸二甲酯DMC溶液中浸泡30min ; (5) 烘干后即得預(yù)鋰化后的硅基負(fù)極。
[0027] 將制得的硅基負(fù)極作為負(fù)極，金屬鋰作為正極，聚丙烯作為隔膜，以LiPF6作為電 解質(zhì)，EC和EMC混合作為電解液，組裝成紐扣電池。完成后進(jìn)行充放電測(cè)試。
[0028] 對(duì)比例1 : 將未預(yù)鋰化的硅基負(fù)極作為負(fù)極，金屬鋰作為正極，聚丙烯作為隔膜，以LiPF6作為電 解質(zhì)，EC和EMC混合作為電解液，組裝成紐扣電池。完成后進(jìn)行充放電測(cè)試。
[0029] 檢測(cè)方法及結(jié)果： 容量保持率：使用LRBT-02電池性能綜合檢測(cè)儀，分別使用0. 1C，IC和IOC對(duì)實(shí)施例和 對(duì)比例進(jìn)行充放電，記錄其容量保持率，結(jié)果如表1和圖2所示。
由表1可知，采用本發(fā)明的方法制作的鋰離子電池，在各個(gè)充放電電流下，均能保持較 高的容量保持率，與未預(yù)鋰化的鋰離子電池有顯著差異，且在IOC充放電電流下差距更大。
[0031] 由圖2可知，采用預(yù)鋰化后制作的鋰離子電池，初始電池容量就較未預(yù)鋰化的電 池高，在多次循環(huán)后，預(yù)鋰化后的硅基負(fù)極制作的電池曲線平穩(wěn)，下降幅度較低，而未預(yù)鋰 化的下降幅度大，壽命較短。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種硅基負(fù)極的預(yù)鋰化處理工藝，其特征在于，步驟如下： (1) 將650mAh/g的硅碳粉末、導(dǎo)電劑SP、羥甲基纖維素（CMC)和丁苯橡膠（SBR)按照 90 :3-8 :1-5 :1-5的質(zhì)量比進(jìn)行勻衆(zhòng)，完成后在銅箱上涂布，單面涂布面密度為l-4mg/cm2， 制成娃基負(fù)極； (2) 在控制水蒸氣含量小于lppm，氧氣含量小于lppm的手套箱內(nèi)，用裝有電解液的 電解裝置，以金屬鋰片作為對(duì)電極，硅基負(fù)極作為工作電極，在工作電極上進(jìn)行電沉積金屬 鋰； (3) 在嵌鋰電解液中，以二步恒電流脈沖沉積方法進(jìn)行電沉積金屬鋰： (a) 以1-lOmA/cm2的電流密度，持續(xù)放電l-20s; (b) 擱置 2-40s; (c) 以5-40mA/cm2的電流密度，持續(xù)放電l-20s; (d) 擱置 2-40s; (e) 以1-lOmA/cm2的電流密度，持續(xù)放電l-20s，并重復(fù)3-10次； (4) 在手套箱內(nèi)，將預(yù)鋰化處理后硅基負(fù)極在碳酸二甲酯（DMC)溶液中浸泡20-60min; (5) 烘干后即得預(yù)鋰化后的硅基負(fù)極。2. 如權(quán)利要求1所述的一種硅基負(fù)極的預(yù)鋰化處理工藝，其特征在于，所述涂布銅箱 的厚度為15-25μm。3. 如權(quán)利要求1所述的一種硅基負(fù)極的預(yù)鋰化處理工藝，其特征在于，所述嵌鋰電解 液中電解質(zhì)為濃度 〇· 2-1M的LiPF6、LiBF4、LiC104、LiA104、LiOH、Li2C03、CH3C00Li、LiN03、 LiB(C204)2、LiP(C6H402) 3、LiPF3 (C2F5)3、LiN(S02CF3) 2中的至少一種。4. 如權(quán)利要求1所述的一種硅基負(fù)極的預(yù)鋰化處理工藝，其特征在于，所述嵌鋰電 解液是由體積比3 :3-6 :1-4的乙基碳酸酯（EC)、甲乙基碳酸酯（EMC)和氟代碳酸乙烯酯 (FEC)組成。5. -種硅基負(fù)極的預(yù)鋰化處理裝置，包括電解槽（1)，工作電極（2)，對(duì)電極（3)和導(dǎo)線 (4)，其特征在于，所述工作電極(硅基負(fù)極）垂直位于電解槽中部，左側(cè)與電解槽側(cè)壁貼合， 上側(cè)與導(dǎo)線相連；所述對(duì)電極(金屬鋰片）為兩片，分別垂直貼合于電解液前后壁，其右側(cè)與 電解槽側(cè)壁貼合，上側(cè)與同一根導(dǎo)線相連。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種硅基負(fù)極的預(yù)鋰化處理工藝，包括勻漿，涂布，二步恒電流脈沖沉積方法電沉積金屬鋰，DMC浸泡，烘干等步驟，本發(fā)明同時(shí)提供一種硅基負(fù)極的預(yù)鋰化處理裝置，包括電解槽，工作電極，對(duì)電極和導(dǎo)線，其中對(duì)電極為兩片。采用本發(fā)明可以有效提高硅碳負(fù)極首次充放電效率，可改善硅碳負(fù)極的循環(huán)壽命。
【IPC分類】H01M10/058, H01M4/1395, H01M4/1393
【公開號(hào)】CN105470465
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510029061
【發(fā)明人】石先興, 王慧敏, 馮筱峰, 嚴(yán)紅, 呂豪杰, 陳瑤
【申請(qǐng)人】萬向A一二三系統(tǒng)有限公司, 萬向電動(dòng)汽車有限公司, 萬向集團(tuán)公司
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日