[發明專利]金屬鋰帶的制備方法及采用該方法制備的金屬鋰帶

有效

• 申請號: 201510274673.0
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104993094B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 楊玉潔
• 申請（專利權）人: 廣東燭光新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/1395;H01M4/134
• 代理公司: 廣東莞信律師事務所44332
• 代理人: 吳炳賢

技術領域

本發明屬于鋰金屬技術領域，特別涉及一種金屬鋰帶的制備方法。

背景技術

由于鋰電池具有能量密度高等特點，進入21世紀之后，其在儲能器件中扮演著越來越重要的角色。而隨著使用這些鋰電池的便攜式電子設備微型化和長待機化的不斷發展，這些設備對鋰電池的能量密度提出了越來越高的要求。因此，如何提高鋰電池的能量密度，便成為了廣大鋰電池研究領域研究者最為重點的研究方向。

鋰電池包括金屬鋰負極電池和鋰離子電池。

對于鋰離子電池而言，由于電極材料的原因，在首次充電過程中均會形成固體電解質膜(SEI膜)，從而消耗一部分來自正極材料中的鋰離子，最終導致電芯的首次庫倫效率低于100％。例如石墨材料的首次庫倫效率在90％左右，而合金陽極首次效率更低，以硅陽極材料為例，其首次庫倫效率之間65％～85％之間。為了較大幅度的提高電芯的能量密度，就有必要提高電芯的首次庫倫效率。在這方面，國內外專家均展開了廣范的研究，并取得了一些成果：公開號為CN1290209C的中國專利申請提到將鋰金屬、陽極材料和非水液體混合形成漿料，將漿料涂覆到集流體上，然后干燥漿液；該方法雖然能夠起到補鋰作用，最終實現提高電芯的首次庫倫效率的目的，但是整個電芯的生產工藝必須在干燥室內完成，同時金屬鋰與陽極材料共混難度大，因此生產成本較高。申請號為JP1996027910的日本專利申請采用將金屬鋰片覆蓋在陽極片表面，然后卷繞制成電池，再灌注電解液的方法制備鋰離子電池，使用該方法補鋰時，由于補鋰量需求較低，需要使用厚度非常小的金屬鋰帶。

而對于金屬鋰電池而言，由于正極材料涂敷厚度及活性材料比容量的限制，其真實需要的與其匹配的金屬鋰的厚度同樣較小，降低現有鋰電池金屬鋰片的厚度，同樣可以顯著的提高電池的能量密度。但現有技術難以生成出厚度較小的金屬鋰帶。

有鑒于此，確有必要開發一種新的方法，用以制備厚度較小，同時又能大批量穩定生產金屬鋰帶，從而用于儲能器件補鋰或金屬鋰電池負極。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，而提供的一種金屬鋰帶的制備方法：首先選擇基材，然后用潤滑劑對基材進行處理，再將鋰源布置于兩層處理后的基材之間輥壓得到復合鋰帶，通過選擇使用輥壓輥的半徑配比，以及輥壓過程中兩對輥輥速的調節，從而使得鋰帶與兩層基材之間粘接力不同，最后將復合鋰帶中與鋰層粘接力較小的基材剝離，得到單面自支撐的金屬鋰帶。該方法制備金屬鋰帶方法簡便，制備出來的鋰帶厚度均勻性好。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種金屬鋰帶的制備方法，主要包括如下步驟：

步驟1，基材處理：將潤滑劑A均勻布置于厚度為h_a的基材A上得到處理后的基材A待用；將潤滑劑B均勻布置于厚度為h_b的基材B上得到處理后的基材B待用；

步驟2，鋰帶預成型：將金屬鋰源布置于步驟1所述處理后的基材A和處理后的基材B之間，之后采用對輥進行輥壓即得到預成型鋰帶，所述對輥包括a輥和b輥，所述a輥和所述b輥的半徑分別為r_a和r_b，輥壓時a輥和b輥的表面輥壓線的速度分別為V_a、V_b，輥壓時a輥和b輥之間的間隙為小于或等于h_a+h_b+100um；

步驟3，成品鋰帶制備：去除步驟2得到的預成型鋰帶上的基材A或/和基材B，即得到厚度不超過100um的成品金屬鋰帶。

作為本發明金屬鋰帶的制備方法的一種改進，步驟1所述的基材A為金屬箔材、聚合物箔材或復合箔材；所述的基材B為金屬箔材、聚合物箔材或復合箔材。

作為本發明金屬鋰帶的制備方法的一種改進，步驟1所述的基材A為銅箔、鋁箔、無銹鋼箔、鋁塑膜、尼龍膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚氯乙烯膜或聚酯膜，且h_a小于或等于5mm；所述的基材B為銅箔、鋁箔、無銹鋼箔、鋁塑膜、尼龍膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚氯乙烯膜或聚酯膜，且h_a小于或等于5mm。

作為本發明金屬鋰帶的制備方法的一種改進，步驟1所述的潤滑劑A為固體潤滑劑或/和液體潤滑劑；所述的潤滑劑B為固體潤滑劑或/和液體潤滑劑。

作為本發明金屬鋰帶的制備方法的一種改進，步驟1所述的潤滑劑A為石墨、二硫化鉬、氧化物、氟化物、軟金屬、礦物油、合成油和動植物油中的至少一種；所述的潤滑劑B為石墨、二硫化鉬、氧化物、氟化物、軟金屬、礦物油、合成油和動植物油中的至少一種。