[發明專利]鋰電池負極預鋰方法以及預鋰裝置

在審

• 申請號: 201711267112.3
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN107910499A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 全曉亮;殷久山
• 申請（專利權）人: 中航鋰電技術研究院有限公司;中航鋰電（洛陽）有限公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/1395;H01M10/0525
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙)32258
• 代理人: 于桂賢,鄭云

技術領域

本發明涉及鋰離子電池生產技術領域，特別是涉及一種鋰電池負極預鋰方法以及預鋰裝置。

背景技術

鋰離子電池具有輸出電壓高，無記憶性效應等優點，目前已經廣泛被手機電池，電動汽車行業所應用；同時，提高鋰離子電池性能也成為鋰電行業內最關注的問題，特別是提高鋰電池容量和延長鋰電池的使用壽命。

鋰電池生產過程中有一個重要工序是化成，其目的是在鋰電池首次充電過程中使其負極表面形成固體電解質膜(SEI膜)。但是SEI膜的形成會消耗部分鋰，由此而造成材料鋰的損失，電池容量也由此降低。另外，在鋰電池循環使用過程中，SEI膜會持續消耗和修復，正負極內部死鋰會持續增加，電池的容量持續下降，導致了電池循環壽命降低。

為了減少電池在首次充放電及循環使用中鋰離子不可逆的消耗造成的容量下降問題，對鋰離子電池負極極片進行預先補充部分活性鋰，從而改善鋰離子電池性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：為了克服現有技術中的不足，本發明提供一種鋰電池負極預鋰方法及預鋰裝置。

本發明解決其技術問題所要采用的技術方案是：一種鋰電池負極預鋰方法，主要通過將未涂布負極材料的銅箔和鋰箔，在精密輥壓機冷壓作用下，壓合成預鋰的銅箔復合材料，再使銅箔復合材料經過涂布、烘干、輥壓等工序形成預鋰的鋰電池負極極片。具體包括以下步驟：

步驟1：使鋰箔位于銅箔兩側，將銅箔與鋰箔進行導向后同步送入設置好的兩個壓輥的間隙中進行輥壓，且使鋰箔與同側的壓輥之間具有包角，經過輥壓之后形成預鋰復合銅箔；預鋰復合銅箔，包括從上到下輥壓在一起的第一鋰箔、銅箔和第二鋰箔，所述第一鋰箔和第二鋰箔的寬度相等，且小于銅箔的寬度，所述第一鋰箔和第二鋰箔位于銅箔的居中位置。

步驟2：預鋰的復合銅箔材料經過負極材料涂布和二次輥壓后，形成預鋰的鋰電池負極。其中，復合銅箔材料上涂布的是一種負極材料，涉及到鋰電池生產制作的配方，是鋰電池生產的核心技術，與本發明中“預鋰工藝方法”關聯度不大，因此，此處不做贅述。

進一步，在步驟1之前還包括下列步驟：將銅箔或者鋰箔進行展平。

一種鋰電池負極預鋰裝置，包括用于輥壓的上輥輪和下輥輪，以及用于第一鋰箔導向的第一導向托輥、用于銅箔導向的第二導向托輥和用于第二鋰箔導向的第三導向托輥，所述第一導向托輥的位置使第一鋰箔和上輥輪形成包角α1，所述第三導向托輥的位置使第二鋰箔和下輥輪形成包角α2，第一鋰箔、銅箔和第二鋰箔從上到下輥壓在一起形成預鋰復合銅箔。

進一步，所述包角α1和包角α2的差值不得超過±0.1°。

優選的，所述包角α1和包角α2的范圍為2°～12°。

進一步，還包括分別用于第一鋰箔、銅箔和第二鋰箔展平的第一展平托輥、第二展平托輥和第三展平托輥，所述第一展平托輥、第二展平托輥和第三展平托輥分別位于第一導向托輥、第二導向托輥和第三導向托輥的上游工序。

具體的，所述第一展平托輥和/或第二展平托輥和/或第三展平托輥上布置有人字紋。

銅箔鋰箔的壓制工藝：銅箔鋰箔在壓制前，先經過帶有人字紋的展平托輥，使銅箔鋰箔受到兩個大小相等從中間向兩側的張力，銅箔鋰箔在張力作用下保持表面平整不起皺褶；人字紋托輥可根據使用情況設置一組或者多組；銅箔鋰箔在進入輥壓機間隙前需經導向托輥調整其方向，導向托輥的位置可通過絲杠精確調整，保證銅箔鋰箔以穩定的速度和方向進入輥壓機輥壓區域；導向托輥可根據使用情況設置一組或者多組；輥壓機由上下兩個輥輪組成，通過調整下輥輪，控制軋制力的強度；銅箔鋰箔經過精密輥壓機冷軋作用后，形成預鋰的復合銅箔材料。

本發明的有益效果是：

1)直接將鋰箔與銅箔復合，機構設置簡單，制作成本較低。

2)采用鋰箔對稱于銅箔的布置形式，在輥輪對稱布置的結構中，輥壓力均勻，上下輥輪運行協調平穩，輥壓效果更佳。

3)鋰箔質軟，鋰箔與輥壓裝置上下滾輪包角的設置的效果在于：輥輪的托平作用使鋰箔在輥壓力作用前，表面平整，形狀平穩；沿著箔材送料方向，輥壓間隙增加了一段由寬到細的區域，起到輥壓緩沖的作用。

4)金屬鋰因其化學活性高不能應用于焊接工藝。鋰箔銅箔寬度等差布置，其效果在于：預留的銅箔寬度用于制作鋰離子電池電芯極耳，極耳需與鋰離子電池電芯保持架焊接。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1為本發明實施例所提供的負極預鋰方法整體結構示意圖；