【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池，具体涉及一种提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法。
技术介绍
1、硅基负极的原材料主要由硅材料和石墨构成，硅作为锂离子电池负极材料，具有以下突出优势：第一，硅在常温下与锂合金化，理论比容量高达4200mah/g，是目前石墨类负极材料的十倍以上；第二，与石墨相比，硅元素在地壳中含量丰富，分布广泛，为地壳质量的25.8%，是地壳中储量第二丰富的元素；第三，硅具有比石墨略高的电位平台（约0.4v，li/li+），不存在析锂隐患，安全性好；第四，硅基负极材料的低温性能比石墨优良；第五，能从各个方向提供锂离子嵌入和脱出的通道，快充性能优异。硅负极有望成为石墨负极的理想替代品。
2、硅基负极材料目前主要在市场占有率仅有5%的3c市场，如电动工具、无人机、tws耳机、电子香烟等领域，其应用循环寿命一般要求500次循环之内。但硅基产品循环次数达不到主要应用行业需求，例如：动力行业循环次数不小于1000周，储能行业要求的循环次数不少于5000周。其中，动力行业应用占了锂电市场的80%，储能行业占了锂电市场的15%
3、硅基材料作为锂离子电池负极材料其应用存在很大挑战，以下缺点严重制约了其产业化应用：硅负极在脱嵌锂过程中会产生体积膨胀收缩，可高达 300%以上，进而产生极大的机械应力，经过多次循环后使得硅颗粒发生断裂和粉化，会严重阻碍锂离子在负极内部的传输，导致首次效率低，循环性能差；充放电过程中发生硅粒子破裂，活性粒子及其与集流体间电接触不良成“孤岛效应”，断裂面反复形成新的 sei 膜，造成不可
4、因此，提升硅基材料的循环性能迫在眉睫，亟需一种提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，不仅能够改善硅基材料的极片反弹、降低电池内阻、提升循环寿命，还能够改善极片由于材料膨胀引起的材料容易脱落的问题。
2、本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，具体包括以下步骤：
3、（1）将分容后的锂离子电池在常温常压下静置一段时间；
4、（2）以小电流恒流充电至3.1v；
5、（3）以大电流恒流恒压充电至3.65v，0.05c截止；
6、（4）静置一段时间；
7、（5）以大电流恒流放电至2.9v；
8、（6）以小电流恒流放电至2.5v；
9、（7）静置一段时间；
10、（8）重复步骤（2）至步骤（7）3000～4000次；
11、其中，所述掺杂硅基负极材料锂电池为掺杂硅基石墨的磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池循环的电压范围2.5v-3.65v，额定充放电倍率为1c。
12、优选的，步骤（2）中所述小电流为锂电池额定充放电倍率的1/5-1/3，步骤（6）中所述小电流为锂电池额定充放电倍率的1/5-1/2。
13、更优选的，步骤（2）中所述小电流为0.2-0.3c，步骤（6）中所述小电流为0.2-0.5c。
14、优选的，步骤（3）中所述大电流为锂电池额定充放电倍率的1/2-1，步骤（5）中所述大电流为锂电池额定充放电倍率的1/2-1。
15、更优选的，步骤（3）中所述大电流为0.5-1c，步骤（5）中所述大电流为0.5-1c。
16、优选的，步骤（1）中静置时间为3～8min。
17、优选的，步骤（4）中静置时间为25～35min。
18、优选的，步骤（7）中静置时间为25～35min。
19、优选的，步骤（8）具体为：重复步骤（2）至步骤（7）3000次。
20、石墨掺硅基的负极材料在充放电过程中的锂离子脱嵌机理：
21、充电过程中硅嵌锂的电位相比石墨材料更高，硅基材料的嵌锂电位为0.4v，石墨的嵌锂电位约为0.1v，意味着锂离子更容易嵌入到硅晶粒中，而放电过程中电位从低到高，则石墨负极先脱锂离子，硅后脱锂离子。
22、充电：磷酸铁锂的充放电电位约为3.4v，理论上硅基材料在充电达到3.4-0.4=3v时，就可以嵌锂，考虑极化内阻的存在，约在3.1v嵌锂，而人造石墨理论在充电至3.4-0.1=3.3v时嵌锂，考虑极化内阻的存在，充电电压在3.4v开始嵌锂，且掺杂硅基石墨的磷酸铁锂电池充电电压范围2.5v-3.65v。
23、放电：放电由低电位到高电位依次放电，所以石墨先脱锂，硅基材料后脱锂，考虑放电极化内阻，电池电压放电过程中放电至约3.2v，石墨脱锂，放电至2.9v时，硅基材料脱锂。
24、根据以上电压节点，在硅基材料脱锂和嵌锂的过程中，使用小电流对硅基材料的脱嵌锂过程进行控制优化，优化膨胀和阻抗变大的问题。
25、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
26、本专利技术提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法不仅能够改善硅基材料的极片反弹、降低电池内阻、提升循环寿命，还能够改善极片由于材料膨胀引起的材料容易脱落的问题，同时能够通过匹配材料的脱嵌锂电压，使锂电池不容易出现析锂现象，进一步提升循环寿命。
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1.一种提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，其特征在于：步骤（2）中所述小电流为锂电池额定充放电倍率的1/5-1/3，步骤（6）中所述小电流为锂电池额定充放电倍率的1/5-1/2。
3.根据权利要求2所述的提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，其特征在于：步骤（2）中所述小电流为0.2-0.3C，步骤（6）中所述小电流为0.2-0.5C。
4.根据权利要求1所述的提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，其特征在于：步骤（3）中所述大电流为锂电池额定充放电倍率的1/2-1，步骤（5）中所述大电流为锂电池额定充放电倍率的1/2-1。
5.根据权利要求4所述的提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，其特征在于：步骤（3）中所述大电流为0.5-1C，步骤（5）中所述大电流为0.5-1C。
6.根据权利要求1所述的提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，其特征，在于：步骤（1）中静置时间为3～8min。
7
8.根据权利要求1所述的提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，其特征在于：步骤（7）中静置时间为25～35min。
9.根据权利要求1所述的提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，其特征在于：步骤（8）具体为：重复步骤（2）至步骤（7）3000次。
...【技术特征摘要】
1.一种提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，其特征在于：步骤（2）中所述小电流为锂电池额定充放电倍率的1/5-1/3，步骤（6）中所述小电流为锂电池额定充放电倍率的1/5-1/2。
3.根据权利要求2所述的提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，其特征在于：步骤（2）中所述小电流为0.2-0.3c，步骤（6）中所述小电流为0.2-0.5c。
4.根据权利要求1所述的提升掺杂硅基负极材料锂电池循环寿命的方法，其特征在于：步骤（3）中所述大电流为锂电池额定充放电倍率的1/2-1，步骤（5）中所述大电流为锂电池额定充放电倍率的1/2-1。
5...
【专利技术属性】
技术研发人员：王增森，郑渊博，葛科，叶邦斌，怀志扬，
申请(专利权)人：江苏海基新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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