锂离子电池用负极材料及其预锂化处理方法、锂离子电池技术

本申请涉及锂电池材料领域，提供锂离子电池用负极材料及其预锂化处理方法、锂离子电池，所述方法包括以下步骤：将锂源加入至含有芳香族组合物和有机溶剂的混合溶液中，形成锂化溶液，所述锂化溶液包括Li

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池用负极材料及其预锂化处理方法、锂离子电池


[0001]本申请涉及电池材料
，具体地讲，涉及锂离子电池用负极材料及其预锂化处理方法、锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。为了提高电池能量密度，硅负极材料的研究和开发日趋成熟。但是硅负极材料脱嵌锂过程中体积膨胀较大(>300％)，硅负极材料在充放电过程中会粉化从集流体上掉落，使得活性物质与集流体之间失掉电触摸，较大的首次不可逆容量损失消耗大量的电解液和正极材料中脱出的锂离子，导致较低的充放电效率、放电比容量及差的稳定性，降低了电池的能量密度和循环寿命。预锂化技术为解决不可逆容量损失、提高库仑效率提供了有效的方案。
[0003]电化学预锂化、直接接触短路法是有效简单的方式，可以缓减高容量碳材料、合金负极以及转换材料的首次不可逆损失，具有预锂化量精确控制和稳定性好的优点，但其对环境的高要求性，如无氧、无水、干燥环境限制了其大规模应用。
[0004]也可以采用正负极预锂化添加剂，然而，在使用过程中与电极制备工艺、电解液、黏结剂以及电池组装工艺的相容性(自身的稳定性、产气、毒性等)，还待进一步提高。
[0005]另一方面，化学预锂化技术近年来取得了重要的研究进展，采用化学预锂化技术制备预嵌锂的正负极材料是简单有效的方法，这类材料由于处于氧化态或还原态在室温环境易受到空气、湿度等影响，规模化应用也是个难题。
[0006]上述方法制备的材料嵌锂深度有限，首效偏低，无法满足需求。

技术实现思路

[0007]鉴于此，本申请提供锂离子电池用负极材料及其预锂化处理方法、锂离子电池，能够改善嵌锂深度和嵌锂效率，降低不可逆容量损失，提升电池容量。
[0008]第一方面，本申请实施例提供一种锂离子电池用负极材料的预锂化处理方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]将锂源加入至含有芳香族组合物和有机溶剂的混合溶液中，形成锂化溶液，所述锂化溶液包括Li
‑
芳香族化合物，其中，所述芳香族组合物包括至少两种具有不同支链的芳香族化合物；或，所述芳香族组合物包括一种具有支链的芳香族化合物及未修饰的芳香族化合物；
[0010]将负极粉末材料加入所述锂化溶液，干燥后得到预锂化的负极材料。
[0011]在上述方案中，通过利用不同组合的具有支链的芳香族化合物之间存在一定的协同作用，或者利用具有支链的芳香族化合物与未修饰的芳香族化合物之间的协同作用，不同电位差组合的芳香族化合物可以构建嵌锂电位差梯度通道，使得锂源与粉末材料在有机溶剂中自发性快速化学嵌锂，可以有效改善了嵌锂深度和嵌锂效率，降低不可逆容量损失，
提升电池容量。
[0012]在一种实施方式中，所述方法具备下述特征(1)～(7)中的至少一个：
[0013](1)所述未修饰的芳香族化合物包括苯、联苯、三联苯，萘、蒽、菲、芘和并四苯中的至少一种；
[0014](2)所述支链包括烷烃类支链、醚类支链、卤素类支链、酯类支链、胺类支链和含苯环类支链中的至少一种；
[0015](3)所述支链包括烷烃类支链，所述烷烃类支链包括
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CH3、
‑
C2H5和
‑
C3H7中的至少一种；
[0016](4)所述支链包括醚类支链，所述醚类支链包括
‑
OCH3、
‑
OCH2CH3和
‑
OC6H5中的至少一种；
[0017](5)所述支链包括卤素类支链，所述卤素类支链包括
‑
Cl、
‑
F、
‑
Br和
‑
I中的至少一种；
[0018](6)所述支链包括酯类支链，所述酯类支链包括苄酯类支链和苯酸酯类支链中的至少一种；
[0019](7)所述支链包括胺类支链，所述胺类支链包括；
‑
NH2、
‑
CH2NH2、
‑
CH2CH2NH2、
‑
CH(CH3)NH2、
‑
N(CH3)2、
‑
NHCH2CH3、
‑
NHCH2CH2CH3和
‑
NHCOCH3中的至少一种。
[0020]在一种实施方式中，所述芳香族组合物包括一种具有支链的芳香族化合物及未修饰的芳香族化合物；所述方法具备下述特征(1)～(4)中的至少一个：
[0021](1)所述具有支链的芳香族化合物在所述芳香族组合物中的摩尔占比为3％～97％；
[0022](2)具有烷烃类支链的芳香族化合物在所述芳香族组合物中的摩尔占比为10％～90％；
[0023](3)具有醚类支链的芳香族化合物在所述芳香族组合物中的摩尔占比为20％～80％；
[0024](4)具有卤素类支链的芳香族化合物在所述芳香族组合物中的摩尔占比为5％～40％。
[0025]在一种实施方式中，所述芳香族组合物包括至少两种具有不同支链的芳香族化合物，所述具有不同支链的芳香族化合物组合包括：
[0026]摩尔占比为10％～80％的具有烷烃类支链的芳香族化合物与摩尔占比为20％～90％的支链为醚类的芳香族化合物；或
[0027]摩尔占比为60％～95％的具有烷烃类支链的芳香族化合物与摩尔占比为5％～40％的具有卤素类支链的芳香族化合物；或
[0028]摩尔占比为60％～95％的具有醚类支链的芳香族化合物与摩尔占比为5％～40％的具有卤素类支链的芳香族化合物。
[0029]在一种实施方式中，所述方法具备下述特征(1)～(4)中的至少一个：
[0030](1)所述芳香族组合物包括至少两种具有不同支链的芳香族化合物及未修饰的芳香族化合物；
[0031](2)所述芳香族组合物包括至少两种具有不同支链的芳香族化合物及未修饰的芳香族化合物，且至少有一种芳香族化合物具有烷烃类或胺类支链；
[0032](3)所述有机溶剂包括二甲醚、碳酸二甲酯、四氢呋喃、碳酸酯类、甲苯、苯、乙醚、环氧丙烷和酮类溶剂中的至少一种；
[0033](4)所述混合溶液中的芳香族化合物的浓度为0.2mol/L～2.0mol/L。
[0034]在一种实施方式中，所述方法具备下述特征(1)～(10)中的至少一个：
[0035](1)所述锂源包括锂金属、锂含量大于40％的锂合金中的至少一种；
[0036](2)所述锂源中的锂元素与所述芳香族组合物的摩尔比值大于2；
[0037](3)所述锂源的溶解时间为5min～10min，所述锂源的溶解温度为10℃～30℃；
[0038](4)所述Li
‑
芳香族化合物与所述负极粉末材料的摩尔比为(0.2～2)：1；
[0039](5)所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用负极材料的预锂化处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将锂源加入至含有芳香族组合物和有机溶剂的混合溶液中，形成锂化溶液，所述锂化溶液包括Li
‑
芳香族化合物，其中，所述芳香族组合物包括至少两种具有不同支链的芳香族化合物；或，所述芳香族组合物包括一种具有支链的芳香族化合物及未修饰的芳香族化合物；将负极粉末材料加入所述锂化溶液，干燥后得到预锂化的负极材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具备下述特征(1)～(7)中的至少一个：(1)所述未修饰的芳香族化合物包括苯、联苯、三联苯，萘、蒽、菲、芘和并四苯中的至少一种；(2)所述支链包括烷烃类支链、醚类支链、卤素类支链、酯类支链、胺类支链和含苯环类支链中的至少一种；(3)所述支链包括烷烃类支链，所述烷烃类支链包括
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CH3、
‑
C2H5和
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C3H7中的至少一种；(4)所述支链包括醚类支链，所述醚类支链包括
‑
OCH3、
‑
OCH2CH3和
‑
OC6H5中的至少一种；(5)所述支链包括卤素类支链，所述卤素类支链包括
‑
Cl、
‑
F、
‑
Br和
‑
I中的至少一种；(6)所述支链包括酯类支链，所述酯类支链包括苄酯类支链和苯酸酯类支链中的至少一种；(7)所述支链包括胺类支链，所述胺类支链包括；
‑
NH2、
‑
CH2NH2、
‑
CH2CH2NH2、
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CH(CH3)NH2、
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N(CH3)2、
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NHCH2CH3、
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NHCH2CH2CH3和
‑
NHCOCH3中的至少一种。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述芳香族组合物包括一种具有支链的芳香族化合物及未修饰的芳香族化合物；所述方法具备下述特征(1)～(4)中的至少一个：(1)所述具有支链的芳香族化合物在所述芳香族组合物中的摩尔占比为3％～97％；(2)具有烷烃类支链的芳香族化合物在所述芳香族组合物中的摩尔占比为10％～90％；(3)具有醚类支链的芳香族化合物在所述芳香族组合物中的摩尔占比为20％～80％；(4)具有卤素类支链的芳香族化合物在所述芳香族组合物中的摩尔占比为5％～40％。4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述芳香族组合物包括至少两种具有不同支链的芳香族化合物，所述具有不同支链的芳香族化合物组合包括：摩尔占比为10％～80％的具有烷烃类支链的芳香族化合物与摩尔占比为20％～90％的支链为醚类的芳香族化合物；或摩尔占比为60％～95％的具有烷烃类支链的芳香族化合物与摩尔占比为5％～40％的具有卤素类支链的芳香族化合物；或摩尔占比为60％～95％的具有醚...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢维，庞春雷，邓志强，任建国，贺雪琴，
申请(专利权)人：惠州市鼎元新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：