[發明專利]一種采用三維箔材的鋰離子電池負極單面預鋰化方法

在審

• 申請號: 201810240730.7
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108550780A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 劉靜;高秀玲;王馳偉
• 申請（專利權）人: 天津市捷威動力工業有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/1393;H01M4/1395;H01M4/66;H01M4/80
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 王雨杰

本發明提供了一種采用三維箔材的鋰離子電池負極單面預鋰化方法，將負極漿料涂布到所述三維集流體上，并進行碾壓，得到碾壓后的極片；對極片進行預鋰化復合：預鋰化的方法，根據鋰金屬原料的不同，分為兩種，采用鋰金屬粉末的預鋰化方法，向以上碾壓后極片的其中一面均勻地噴灑或者涂布鋰金屬粉末；采用鋰箔的預鋰化方法，將以上碾壓后極片的其中一面與鋰箔在一定壓力下進行粘結復合：將正極、隔膜和以上完成預鋰化復合的負極片裝配成電芯，對其進行注液和化成。本發明提出一種采用三維箔材的鋰離子電池負極預鋰化方法，解決硅碳/石墨電極的膨脹掉粉和壽命短、容量低的問題，從兩面預鋰化簡化為單面預鋰化，提高了預鋰化效率。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料的預鋰化方法技術領域，尤其是涉及一種采用三維箔材的鋰離子電池負極單面預鋰化方法。

背景技術

市場對電芯的能量密度需求越來越高，尤其是新能源汽車領域，為了解決用戶的里程焦慮，以硅碳/石墨復合電極取代石墨負極是提升電芯能量密度的有效防范之一。

由于硅碳材料的本征特性，體積膨脹大、正極容量發揮低、壽命短是制約其大規模應用的主要技術難點。

(1)充放電過程中高的體積膨脹比例，導致硅碳/石墨電極比石墨電極更容易發生掉粉；現有負極采用連續、光滑的銅箔作為集流體。對于膨脹較低的石墨負極，該種銅箔能夠滿足附著和導電要求，但是對于膨脹較大的硅碳/石墨負極，由于附著性較差，使用該種集流體的電極很容易發生掉粉，從而導致電芯性能急劇下降。

(2)采用硅碳材料的電芯，較低的庫倫效率，直接導致電芯中的鋰源利用率低、正極克容量發揮低和電芯循環壽命短。提升庫倫效率的方法之一，是對電芯額外補充鋰源，并在充放電過程中激活成為具有電化學活性的鋰離子，對負極進行預鋰化，從而提升庫倫效率和電芯壽命。現有方法采用常規連續光滑銅箔，對極片的兩面分別進行預鋰化處理，效率較低。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種采用三維箔材的鋰離子電池負極單面預鋰化方法，以解決硅碳/石墨電極的膨脹掉粉和壽命短、容量低的問題，從兩面預鋰化簡化為單面預鋰化，提高了預鋰化效率。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種采用三維箔材的鋰離子電池負極單面預鋰化方法，具體包括如下步驟：

(1)即將預鋰化的極片準備：將負極漿料涂布到所述三維集流體上，并進行碾壓，得到碾壓后的極片；

(2)對極片進行預鋰化復合：預鋰化的方法，根據鋰金屬原料的不同，分為兩種，采用鋰金屬粉末的預鋰化方法，向以上碾壓后極片的其中一面均勻地噴灑或者涂布鋰金屬粉末；采用鋰箔的預鋰化方法，將以上碾壓后極片的其中一面與鋰箔在一定壓力下進行粘結復合；

(3)預鋰化：將正極、隔膜和以上完成預鋰化復合的負極片裝配成電芯，對其進行注液和化成。

進一步的，所述步驟(2)中預鋰化復合的鋰金屬量控制在0.6～1.7mg/cm²范圍內。

進一步的，所述三維箔材為帶有形狀和尺寸孔洞的銅箔。

進一步的，所述三維箔材基材厚度在5～30μm之間；孔洞面積占集流體整體面積的10％～40％；孔洞直徑在0.2～3mm之間。

進一步的，所述三維箔材形狀可以為圓形、橢圓形或者三角形、四邊形、五邊形等多邊形，孔洞可以通過機械、激光等方法切割形成。

進一步的，所述孔洞的邊緣，在基材的上下兩面各有10～50μm的延展，以增加粗糙度，提高極粉和箔材的附著力。

進一步的，所述三維箔材的強度在200N/mm²以上。