比亚迪锂电池负极补锂专利公开，电池性能迎来哪些提升？

来源：前沿情报站(qyqbz_2021)

负极补锂技术

锂离子电池相比其他化学电源，能量密度更高，具有更强的放电能力，寿命更长，污染较小，因而成为目前消费电子、新能源汽车的主要供能设备。

锂离子电池首次充电过程中，由于负极极片表面会形成固体电解质膜，会消耗一部分从正极迁移的锂离子，造成锂离子损失，从而影响锂离子电池的容量，同时影响锂离子电池的使用寿命。

所谓负极补锂技术，是通过补锂设备向负极极片补充金属锂的方式进行补锂，以补充负极在首次充电过程中不可逆的容量损失，以此达到提升首次库伦效率、电池容量的目的。

现有负极补锂技术

现有技术中，通常通过在锂离子电池正极片外增加补锂涂层的方式，或在正极片的材料中增加含锂添加剂的方式进行补锂。

这些方式均对正极片的结构进行了改变，随之工艺的改变会致使电池生产成本的上升。

而且，含锂添加剂和补锂涂层在补锂后不再发挥作用，但其仍存在正极片中，导致电池阻抗上升，影响电池的容量、倍率性能和循环性能。

同时，现有的补锂方式，无法实现对补锂量和补锂时间的主动控制。

比亚迪的补锂专利

2021年12月21日，比亚迪申请的4件锂电池补锂技术相关专利在国家专利局获得公开。4篇专利的主要目的在于提出一种锂离子电池，该锂离子电池，不仅成本低、而且能够保证容量及倍率性能和循环性能，且可以实现补锂量和补锂时间的主动控制。

为实现上述目的，专利提出了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括：

• 金属壳体；
• 极芯，所述极芯设于所述金属壳体内且包括正极片和负极片；
• 补锂极片，所述补锂极片设于所述金属壳体和所述极芯之间。其特征在于，包括：集流体[4]；正极活性物质层[2]，所述正极活性物质层[2]设于所述集流体[4]的表面；补锂层[3]，所述补锂层[3]设于所述集流体[4]的表面且与所述正极活性物质层[2]间隔设置。其中，所述相变层在预定温度下发生相变，以使所述集流体与所述金属壳体电子导通。

根据专利的锂离子电池，通过在电池中额外设置补锂极片，且利用补锂极片中相变层在预定温度下相变的特性，可以实现有需要的时候再进行补锂。

并且，由于无需改变正极片原有结构，可以避免正极片工艺改变导致的成本增加。

并且，单独设置补锂极片，使得补锂后极片上残留的物质不会增加正、负极片的阻抗，从而可以避免对电池倍率和循环等性能的影响。

并且，通过控制补锂极片的自放电时间，可以实现对正极片补锂量和补锂时间的主动控制，也可以使补锂极片发挥不同的补锂效果，使补锂更灵活。

此外，补锂极片和正极片在电池正常工作时并不连通，即可以实现在电池循环初期活性锂较充足时不连通补锂，待循环一定时间电池容量衰减时再连通补锂，也可以在首次充电后就进行连通补锂，使得补锂时机更加灵活。

材料特征：

• 根据专利描述，所述补锂层和所述正极活性物质层之间的间隔长度为5mm～100mm。
• 补锂层的长度为所述正极活性物质层的长度的5％～50％。
• 补锂层包括补锂材料，所述补锂材料包括Li2S、Li2MoO3、LiFeBO3、Li2FeSiO4、Li5FeO4、Li2NiO2和Li2CuO2中的至少一种。
• 补锂层还包括导电剂和粘结剂，所述补锂材料、所述导电剂和所述粘结剂的质量比为80％～96％：2％～10％：2％～10％。
• 补锂层的厚度为为10μm～500μm。

功效：

1.放电容量较未提供补锂的电池提升了5.24％

2.循环性能得到提升

S1、S2、S3电池在首次充电过程中对负极进行了补锂，DS10未补锂

3.具有更好的倍率性能

相关专利：

CN 113823848 A
CN 113823849 A
CN 113823850 A
CN 113823851 A

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