一种锂电池的制备方法与流程

1.本发明涉及一种锂电池的制备方法。


背景技术：

2.锂系电池分为锂电池和锂离子电池。锂电池负极为锂金属，正极为二氧化锰等物质，由于其能量密度高，一般作为纽扣电池，用于钟表，信号发射器中的电源使用，由于锂金属的化学活性比较活泼，因此，高温存储性能不佳。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种锂电池的制备方法，所述锂电池包括正极，负极，隔膜和电解液，其中正极包括能够嵌入或脱出锂离子的活性物质，负极为锂金属；所述制备方法包括，将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中，将工作电极作为阳极，以1.0
‑
1.2ma/cm2的电流密度对工作电极进行阳极氧化预定时间，然后将工作电极作为阴极，以0.1
‑
0.3ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积预定时间，得到预处理后的金属锂负极，然后将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池；本发明的制备方法制备得到的锂电池具有极好的存储性能，尤其是高温存储性能极好。
4.具体的方案如下：
5.一种锂电池的制备方法，所述锂电池包括正极，负极，隔膜和电解液，其中正极包括能够嵌入或脱出锂离子的活性物质，负极为锂金属；所述制备方法包括：
6.1)将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中；所述预处理电解液包括：有机溶剂，liclo4作为锂盐和添加剂，所述添加剂为溴代丁内酯，1,2
‑
三氟乙酸基乙烷和二乙基亚硫酸酯；
7.2)将工作电极作为阳极，以1.0
‑
1.2ma/cm2的电流密度对工作电极进行阳极氧化80
‑
120s；
8.3)将工作电极作为阴极，以0.1
‑
0.3ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积1小时以上，得到预处理后的金属锂负极；
9.4)将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
10.进一步的，其中预处理电解液中各添加剂的质量含量，所述溴代丁内酯为0.6
‑
1.0％，所述1,2
‑
三氟乙酸基乙烷为10
‑
12％，所述二乙基亚硫酸酯为16
‑
18％。
11.进一步的，所述liclo4的浓度为2
‑
3mol/l。
12.进一步的，其中所述正极活性物质为二氧化锰。
13.进一步的，步骤3中，所述电沉积2
‑
4小时。
14.进一步的，所述预处理电解液包括，碳酸丙烯酯作为有机溶剂。
15.进一步的，一种锂电池，其通过所述的制备方法制备得到。
16.本发明具有如下有益效果：
17.1)、为了提高锂金属电池的存储性能，对于锂金属负极进行预处理，在特定的预处
理电解液中进行微电流电沉积，在锂金属表层形成导电钝化层。
18.2)、进一步的，发明人发现，在电沉积前对锂金属进行短时间大电流的阳极氧化，能够在阳极表面形成粗糙结构，从而在其后形成钝化层时，能够提高钝化层和锂金属的接触强度，提高电池的存储性能。
19.3)、进一步的，发明人发现，溴代丁内酯，1,2
‑
三氟乙酸基乙烷和二乙基亚硫酸酯三种添加剂的组合能够提高锂金属的表面钝化层的惰性，从而提高电池的高温存储性能。
20.4)、经过本发明的制备方法得到的正极，电池在高温下的容量保持率较高，几乎不发生自放电现象，具有优异的存储性能。
具体实施方式
21.本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。本发明中的负极为锂片，正极活性物质为二氧化锰，电解液有机溶剂为碳酸乙烯酯，电解质盐为1m的六氟磷酸锂。
22.实施例1
23.1)将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中；所述预处理电解液包括：碳酸丙烯酯，浓度为2mol/l的liclo4和添加剂溴代丁内酯，1,2
‑
三氟乙酸基乙烷和二乙基亚硫酸酯；其中质量含量，所述溴代丁内酯为0.6％，所述1,2
‑
三氟乙酸基乙烷为10％，所述二乙基亚硫酸酯为16％。
24.2)将工作电极作为阳极，以1.0ma/cm2的电流密度对工作电极进行阳极氧化80s；
25.3)将工作电极作为阴极，以0.1ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积2小时，得到预处理后的金属锂负极；
26.4)将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
27.实施例2
28.1)将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中；所述预处理电解液包括：碳酸丙烯酯，浓度为3mol/l的liclo4和添加剂溴代丁内酯，1,2
‑
三氟乙酸基乙烷和二乙基亚硫酸酯；其中质量含量，所述溴代丁内酯为1.0％，所述1,2
‑
三氟乙酸基乙烷为12％，所述二乙基亚硫酸酯为18％。
29.2)将工作电极作为阳极，以1.2ma/cm2的电流密度对工作电极进行阳极氧化120s；
30.3)将工作电极作为阴极，以0.3ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积4小时，得到预处理后的金属锂负极；
31.4)将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
32.实施例3
33.1)将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中；所述预处理电解液包括：碳酸丙烯酯，浓度为2.5mol/l的liclo4和添加剂溴代丁内酯，1,2
‑
三氟乙酸基乙烷和二乙基亚硫酸酯；其中质量含量，所述溴代丁内酯为0.8％，所述1,2
‑
三氟乙酸基乙烷为11％，所述二乙基亚硫酸酯为17％。
34.2)将工作电极作为阳极，以1.1ma/cm2的电流密度对工作电极进行阳极氧化100s；
35.3)将工作电极作为阴极，以0.2ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积3小时，得到预处理后的金属锂负极；
36.4)将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
37.对比例1
38.1)将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中；所述预处理电解液包括：碳酸丙烯酯，浓度为2.5mol/l的liclo4和添加剂溴代丁内酯；其中质量含量，所述溴代丁内酯为0.8％。
39.2)将工作电极作为阳极，以1.1ma/cm2的电流密度对工作电极进行阳极氧化100s；
40.3)将工作电极作为阴极，以0.2ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积3小时，得到预处理后的金属锂负极；
41.4)将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
42.对比例2
43.1)将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中；所述预处理电解液包括：碳酸丙烯酯，浓度为2.5mol/l的liclo4和添加剂1,2
‑
三氟乙酸基乙烷；其中质量含量，所述1,2
‑
三氟乙酸基乙烷为11％。
44.2)将工作电极作为阳极，以1.1ma/cm2的电流密度对工作电极进行阳极氧化100s；
45.3)将工作电极作为阴极，以0.2ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积3小时，得到预处理后的金属锂负极；
46.4)将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
47.对比例3
48.1)将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中；所述预处理电解液包括：碳酸丙烯酯，浓度为2.5mol/l的liclo4和添加剂二乙基亚硫酸酯；其中质量含量，所述二乙基亚硫酸酯为17％。
49.2)将工作电极作为阳极，以1.1ma/cm2的电流密度对工作电极进行阳极氧化100s；
50.3)将工作电极作为阴极，以0.2ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积3小时，得到预处理后的金属锂负极；
51.4)将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
52.对比例4
53.1)将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中；所述预处理电解液包括：碳酸丙烯酯，浓度为2.5mol/l的liclo4和添加剂1,2
‑
三氟乙酸基乙烷和二乙基亚硫酸酯；其中质量含量，所述1,2
‑
三氟乙酸基乙烷为11％，所述二乙基亚硫酸酯为17％。
54.2)将工作电极作为阳极，以1.1ma/cm2的电流密度对工作电极进行阳极氧化100s；
55.3)将工作电极作为阴极，以0.2ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积3小时，得到预处理后的金属锂负极；
56.4)将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
57.对比例5
58.1)将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中；所述预处理电解液包括：碳酸丙烯酯，浓度为2.5mol/l的liclo4和添加剂溴代丁内酯和二乙基亚硫酸酯；其中质量含量，所述溴代丁内酯为0.8％，所述二乙基亚硫酸酯为17％。
59.2)将工作电极作为阳极，以1.1ma/cm2的电流密度对工作电极进行阳极氧化100s；
60.3)将工作电极作为阴极，以0.2ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积3小时，得到预处理后的金属锂负极；
61.4)将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
62.对比例6
63.1)将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中；所述预处理电解液包括：碳酸丙烯酯，浓度为2.5mol/l的liclo4和添加剂溴代丁内酯和1,2
‑
三氟乙酸基乙烷；其中质量含量，所述溴代丁内酯为0.8％，所述1,2
‑
三氟乙酸基乙烷为11％，
64.2)将工作电极作为阳极，以1.1ma/cm2的电流密度对工作电极进行阳极氧化100s；
65.3)将工作电极作为阴极，以0.2ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积3小时，得到预处理后的金属锂负极；
66.4)将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
67.对比例7
68.1)将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中；所述预处理电解液包括：碳酸丙烯酯，浓度为2.5mol/l的liclo4和添加剂溴代丁内酯，1,2
‑
三氟乙酸基乙烷和二乙基亚硫酸酯；其中质量含量，所述溴代丁内酯为0.8％，所述1,2
‑
三氟乙酸基乙烷为11％，所述二乙基亚硫酸酯为17％。
69.2)将工作电极作为阴极，以0.2ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积3小时，得到预处理后的金属锂负极；
70.3)将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
71.对比例8
72.1)将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中；所述预处理电解液包括：碳酸丙烯酯，浓度为2.5mol/l的liclo4和添加剂溴代丁内酯，1,2
‑
三氟乙酸基乙烷和二乙基亚硫酸酯；其中质量含量，所述溴代丁内酯为1.5％，所述1,2
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三氟乙酸基乙烷为5％，所述二乙基亚硫酸酯为10％。
73.2)将工作电极作为阳极，以1.1ma/cm2的电流密度对工作电极进行阳极氧化100s；
74.3)将工作电极作为阴极，以0.2ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积3小时，得到预处理后的金属锂负极；
75.4)将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
76.对比例9
77.1)将金属锂负极作为工作电极，对电极也为金属锂，置于预处理电解液中；所述预处理电解液包括：碳酸丙烯酯，浓度为2.5mol/l的lipf6和添加剂溴代丁内酯，1,2
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三氟乙酸基乙烷和二乙基亚硫酸酯；其中质量含量，所述溴代丁内酯为0.8％，所述1,2
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三氟乙酸基乙烷为11％，所述二乙基亚硫酸酯为17％。
78.2)将工作电极作为阳极，以1.1ma/cm2的电流密度对工作电极进行阳极氧化100s；
79.3)将工作电极作为阴极，以0.2ma/cm2对工作电极进行微电流电沉积3小时，得到预处理后的金属锂负极；
80.4)将所述负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
81.对比例10
82.将金属锂负极，正极，夹持隔膜叠置，置于电池壳体中，注入电解液，得到锂电池。
83.测试及结果
84.测试实施例1
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3和对比例1
‑
10的电池，在60摄氏度的环境下存储120天，测量电池的放电容量，计算电池的存储容量保持率，结果见表1。
85.表1
[0086][0087][0088]
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。