【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体涉及一种无负极锂金属电池的注液化成方法。
技术介绍
1、无负极锂金属电池通过消除负极活性材料的使用并匹配高压正极将能量密度推到极限。在无负极锂金属电池中，锂直接沉积在负极集流体表面。但这与在锂金属负极表面上的沉积行为不同，因为锂在铜集流体上具有较高成核势垒，这会导致锂在铜表面的成核过电位的升高，高成核过电位不利于均匀的锂沉积，并影响后续生长锂的形貌和sei形成。另一方面，传统的2d平面铜箔的比表面积有限，降低了锂沉积的效率，从而导致锂枝晶和低首效的风险。
2、因此，在实际应用中，负极集流体的材料的优化设计有助于延长无负极锂金属电池的循环寿命，但无论是负极集流体金属掺杂/预镀或者表面改性增加粗糙度(比表面积)等都会大大额外增加工艺复杂度和成本。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种无负极锂金属电池的注液化成方法，通过在电解液中引入铜离子添加剂，并在电池注液、化成前，进行低电压小电流循环，从而在铜集流体表面原位构建3d锂铜集流体，增加集流体表面的锂成核位点以及表面粗糙度，有利于锂快速、均匀沉积，减少锂枝晶的产生。
2、本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了一种无负极锂金属电池的注液化成方法，所述锂金属电池包括负极铜集流体、正极极片、隔膜及电解液，所述注液化成方法包括：
4、(1)注入电解液，所述电解液包含铜离子添加剂；
5、(2)以第一倍率恒流充电至第一预设电压，再
6、(3)重复步骤(2)充放电的操作4-19次；
7、(4)然后再以第三倍率恒流充电至第三预设电压，完成化成工序；所述第三预设电压为3.0v-3.8v。
8、在上述注液化成方法中，所述第一预设电压大于所述第二预设电压。
9、进一步地，步骤(2)中，所述第一预设电压≤2v。
10、进一步地，步骤(2)中，所述第二预设电压≥1v；更优选地，以第一倍率恒流充电至2v，再以第二倍率恒流放电至1v。
11、进一步地，步骤(2)中，所述第一倍率为0.01c-0.1c，例如0.01c、0.02c、0.03c、0.04c、0.05c、0.06c、0.07c、0.08c、0.09c、0.1c等，包括但不限于所列举的倍率性能。
12、进一步地，步骤(2)中，所述第二倍率为0.01c-0.1c，例如0.01c、0.02c、0.03c、0.04c、0.05c、0.06c、0.07c、0.08c、0.09c、0.1c等，包括但不限于所列举的倍率性能。
13、进一步地，步骤(3)中，更优选地，重复步骤(2)充放电的操作9-14次，即在注液化成方法中，进行步骤(2)循环充放电操作10-15次，例如10次、11次、12次、13次、14次、15次等。
14、进一步地，步骤(4)中，所述第三倍率为0.01c-0.3c，例如0.05c。
15、进一步地，所述铜离子添加剂在所述电解液中的质量百分数为0.5wt％-3wt％，例如0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％等，包括但不限于上述所列举的质量百分数。
16、进一步地，所述铜离子添加剂优选为硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、磷酸铜中的一种或多种。
17、进一步地，所述电解液还包含锂盐、添加剂和溶剂；其中，
18、所述锂盐优选为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氟二草酸磷酸锂中的一种或多种；
19、所述添加剂优选为氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯中的一种或多种；
20、所述溶剂优选为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯中的一种或多种。
21、进一步地，所述负极铜集流体为铜箔、复合铜箔或具有三维多孔结构的铜集流体；其中，复合铜箔包括但不限于铜箔与其它金属箔和/或聚合物膜材复合得到箔材，例如铜铝复合箔、铜聚酰亚胺复合箔等；具有三维多孔结构的铜集流体包括但不限于泡沫铜等。
22、进一步地，所述正极极片包括集流体及设置在所述集流体沿着厚度方向至少一面上的正极活性层，所述正极活性层包含正极活性材料，优选地，所述正极活性材料包括ncm三元材料、磷酸铁锂材料、磷酸锰铁锂材料、富锂锰基材料中的一种或多种。
23、本专利技术第二方面提供了一种锂金属电池，所述锂金属电池的制备包含第一方面所述的注液化成方法。
24、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
25、本专利技术提供了一种无负极锂金属电池的注液化成方法，通过在电解液中引入铜离子添加剂，并在电池注液、化成前，进行低电压小电流循环，使其在铜集流体表面不均匀沉积原位构建3d锂铜集流体，一方面可提供一定的锂成核位点，利于锂快速、均匀沉积，另一方面原位构建3d锂铜集流体的设计可大大减少工艺复杂度，并提高集流体的表面粗糙度，便于锂快速沉积，避免锂枝晶的产生，进而提高循环寿命。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种锂金属电池的注液化成方法，其特征在于，所述锂金属电池包括负极铜集流体、正极极片、隔膜及电解液，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的注液化成方法，其特征在于，所述第一预设电压≤2V。
3.根据权利要求1或2所述的注液化成方法，其特征在于，所述第二预设电压≥1V。
4.根据权利要求1所述的注液化成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述第一倍率为0.01C-0.1C；所述第二倍率为0.01C-0.1C。
5.根据权利要求1所述的注液化成方法，其特征在于，步骤(3)中，重复步骤(2)充放电的操作9-14次；
6.根据权利要求1所述的注液化成方法，其特征在于，所述铜离子添加剂在所述电解液中的质量百分数为0.5wt％-3wt％。
7.根据权利要求1或6所述的注液化成方法，其特征在于，所述铜离子添加剂选自硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、磷酸铜中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的注液化成方法，其特征在于，所述电解液还包含锂盐、添加剂和溶剂；
9.根据权利要求1所述的注液化成方法，其特征在于，所
10.一种锂金属电池，其特征在于，所述锂金属电池的制备包含权利要求1-9任一项所述的注液化成方法。
...【技术特征摘要】
1.一种锂金属电池的注液化成方法，其特征在于，所述锂金属电池包括负极铜集流体、正极极片、隔膜及电解液，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的注液化成方法，其特征在于，所述第一预设电压≤2v。
3.根据权利要求1或2所述的注液化成方法，其特征在于，所述第二预设电压≥1v。
4.根据权利要求1所述的注液化成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述第一倍率为0.01c-0.1c；所述第二倍率为0.01c-0.1c。
5.根据权利要求1所述的注液化成方法，其特征在于，步骤(3)中，重复步骤(2)充放电的操作9-14次；
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：於洪将，江柯成，张建飞，卢书娟，王敏，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。