[發明專利]熔融沉積制備鋰帶的方法

有效

• 申請號: 201711285261.2
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108075107B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 曹乃珍;鄒崴;李嬌;劉強;陳欣;詹彬鑫;徐川;高潔;鐘兆資;黨春霞
• 申請（專利權）人: 天齊鋰業股份有限公司
• 主分類號: H01M4/1395
• 分類號: H01M4/1395;H01M10/058
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 武森濤

本發明涉及熔融沉積制備鋰帶的方法，屬于鋰帶的制備技術領域。本發明解決的技術問題是提供熔融沉積制造鋰帶的方法。該方法具體步驟為：S0：設置沉積目標值，輸入初始的控制參數值；S1：通過控制參數控制，進行熔融沉積；S2：對熔融沉積出的鋰膜進行實時監測，得監測值；S3：將監測值與沉積目標值比對，如果不滿足要求，則執行S4步驟，如果滿足要求，則執行S5步驟；S4：根據鋰膜厚度及控制參數進行邏輯運算，修正控制參數值后，依次進行S1～S3步驟；S5：繼續熔融沉積，得到超薄鋰帶。本發明采用模型控制化的金屬熔融沉積技術制備鋰帶，在銅箔上沉積出平整均勻，厚度可控的超薄鋰帶。該方法原料利用率高、設備成本較小、適用于自動化批量生產。

技術領域

本發明涉及熔融沉積制備鋰帶的方法，屬于鋰帶的制備技術領域。

背景技術

電動汽車的快速發展，對鋰電能量密度提出了新的更高的要求。金屬鋰具有很高的比能量密度(3860mAh/g)，是未來高能量電池負極材料的最佳選擇，為此，制備金屬鋰帶(尤其是超薄金屬鋰帶)成為當前的研究熱點。

目前通常采用機械延壓法制備鋰薄帶，但延壓法存在以下幾個問題：鋰帶在壓延過程容易斷裂；對于50μm以下的超薄鋰帶其厚度難以均勻控制；邊角料多、鋰原材料浪費大；壓延機械精度要求高，設備投入大。當前關于這方面的研究不少，但很難取得實時性進展，難以進行批量生產。如CN200920251219.3專利采用機械壓延工藝制備帶鈍化層的鋰箔，在生產過程中極易發生拉伸變形甚至斷裂的異常；CN201610393493.9專利提出了一種復雜的控溫壓延鋰帶裝置，以確保延壓鋰膜在厚度與硬度方面的一致性；CN201410443081.2專利采用鋰液涂布方式制備金屬鋰帶，但其采用簡單液壓缸作為動力驅動系統，涂布較為粗糙，難以保證鋰膜的均勻性。

因此，急需一種能夠批量生產的、質量可控的金屬鋰帶的制備方法。

發明內容

針對以上缺陷，本發明解決的技術問題是提供熔融沉積制造鋰帶的方法，通過熔融沉積，制備得到質量可控的鋰帶，實現自動化批量生產。

熔融沉積為將金屬材料加熱融化，通過保溫傳送，在帶有一個微細出口的噴嘴處擠出，在基材表面進行沉積該金屬材料。本發明采用熔融沉積技術來制備金屬鋰帶。

本發明熔融沉積制造鋰帶的方法，采用銅箔為基底，在銅箔上熔融沉積金屬鋰，具體步驟為：

S0：設置沉積目標值，輸入初始的控制參數值，所述控制參數為鋰液溫度、涂頭出鋰量、銅箔傳送速率和銅箔溫度；

S1：通過控制參數來控制，進行熔融沉積；

S2：對熔融沉積出的鋰膜進行實時膜層監測，得到監測值；

S3：將監測值與沉積目標值進行比對，如果不滿足要求，則執行S4步驟，如果滿足要求，則執行S5步驟；

S4：根據監測值以及控制參數進行邏輯運算，得到修正的控制參數值，并將S1步驟的控制參數修改為修正的控制參數值；依次進行S1～S3步驟；

S5：繼續熔融沉積，得到超薄鋰帶。

優選的，S4步驟中的邏輯運算公式為：

其中，d為鋰膜厚度，單位μm；m為涂頭出鋰量，單位mg/min；T1為鋰液溫度，單位℃；

T2為銅箔溫度，單位℃；v為銅箔傳送速率，單位m/min；w為鋰膜寬度，單位mm；α為浮動因子，單位℃²·mm³/mg，α取值為1.05～7.55。

進一步優選的，所述超薄鋰帶的鋰膜厚度為3～100μm。

優選的，涂頭出鋰量的調控范圍為1～80mg/min。