[發(fā)明專利]一種預(yù)鋰化用鋰銅復(fù)合電極、一種預(yù)鋰化方法以及一種鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811023662.5
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109119593B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭小強(qiáng);云亮;駱浩;劉兆平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/1395;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 任美玲;趙青朵

1.一種預(yù)鋰化方法，其特征在于，包括以下步驟：

A）將三電極復(fù)合單元重復(fù)疊加后再與負(fù)極極片疊加或再依次與負(fù)極極片與第三極疊加形成三電極電芯，其中，所述三電極復(fù)合單元包括依次疊加的負(fù)極極片、第三極和正極極片，在所述三電極電芯中，相鄰電極之間由隔膜隔開，形成Z形疊片結(jié)構(gòu)，所述第三極選自預(yù)鋰化用鋰銅復(fù)合電極，所述預(yù)鋰化用鋰銅復(fù)合電極由兩片單光多孔腐蝕銅箔以及設(shè)置于所述兩片單光多孔腐蝕銅箔之間的鋰箔經(jīng)過輥壓得到；

所述單光多孔腐蝕銅箔一面為光滑面，一面為粗糙多孔面，所述兩片單光多孔腐蝕銅箔的粗糙多孔面與所述鋰箔接觸；

B）將所述三電極電芯進(jìn)行預(yù)鋰化，具體步驟如下：

其中，電芯理論容量計為C₀；單面負(fù)極極片的1C倍率充放電流計為A₀；

1）在45~60℃的溫度條件下靜置10~40小時；

2）在（0.01~0.5）A₀的電流條件下恒流放電至0.002~0.02V；

3）在20~55℃條件下靜置0~40小時；

4）循環(huán)步驟2）~步驟3），循環(huán)次數(shù)為0~20次；

5）在（0.01~0.5）A₀的電流條件下恒流充電至1~2.5V；

6）在20~55℃條件下靜置0~40小時；

7）循環(huán)步驟5）~步驟6），循環(huán)次數(shù)為0~20次；

8）循環(huán)步驟2）~步驟7），循環(huán)次數(shù)為0~10次；

C）將所述第三極移除，得到預(yù)鋰化電芯。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋰銅復(fù)合電極的厚度為5~200μm，所述鋰箔占所述鋰銅復(fù)合電極的質(zhì)量百分比為0.5wt%~50wt%，所述單光多孔腐蝕銅箔的孔隙率為15%~99%，所述單光多孔腐蝕銅箔的孔徑為0.1~5μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟8）之后，步驟C）之前還包括步驟9）在（0.05~0.25）A₀的電流條件下恒流放電至容量大于0 C₀。

4.一種預(yù)鋰化方法，其特征在于，包括以下步驟：

A）將三電極復(fù)合單元重復(fù)疊加形成三電極電芯，其中，所述三電極復(fù)合單元包括依次疊加的負(fù)極極片、第三極和正極極片，在所述三電極電芯中，相鄰電極之間由隔膜隔開，形成Z形疊片結(jié)構(gòu)，所述第三極選自預(yù)鋰化用鋰銅復(fù)合電極，所述預(yù)鋰化用鋰銅復(fù)合電極由兩片單光多孔腐蝕銅箔以及設(shè)置于所述兩片單光多孔腐蝕銅箔之間的鋰箔經(jīng)過輥壓得到；

所述單光多孔腐蝕銅箔一面為光滑面，一面為粗糙多孔面，所述兩片單光多孔腐蝕銅箔的粗糙多孔面與所述鋰箔接觸；

B）將所述三電極電芯進(jìn)行預(yù)鋰化，具體步驟如下：

其中，電芯理論容量計為C₀；單面負(fù)極極片的1C倍率充放電流計為A₀；

1）在45~60℃的溫度條件下靜置10~40小時；

2）在（0.1~20）A₀的條件下恒電流放電0.05~10s；

3）靜置1~120s；

4）循環(huán)步驟2）~步驟3）50~2000次；

C）將所述第三極移除，得到預(yù)鋰化電芯。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述鋰銅復(fù)合電極的厚度為5~200μm，所述鋰箔占所述鋰銅復(fù)合電極的質(zhì)量百分比為0.5wt%~50wt%，所述單光多孔腐蝕銅箔的孔隙率為15%~99%，所述單光多孔腐蝕銅箔的孔徑為0.1~5μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)鋰化用鋰銅復(fù)合電極的尺寸≥負(fù)極極片的尺寸。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述三電極電芯中，為了便于復(fù)合電極的移除，所述預(yù)鋰化用鋰銅復(fù)合電極極耳與電芯正負(fù)極極耳不在同側(cè)，所述復(fù)合電極極耳側(cè)的鋁塑膜需預(yù)留部分便于后續(xù)封裝。

8.一種鋰離子電池，其特征在于，由權(quán)利要求1~7任意一項所述的預(yù)鋰化方法得到的預(yù)鋰化電芯經(jīng)過抽氣封裝得到。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極的正極材料選自富鋰錳基正極材料，所述負(fù)極的負(fù)極材料選自硅氧基負(fù)極材料，所述隔膜選自PP隔膜、PE隔膜、PP/PE/PP復(fù)合隔膜或纖維素隔膜，電解液包括電解質(zhì)和溶劑，所述電解質(zhì)選自LiPF_6、LiClO₄、LiBF₄、LiAsF6、LiSO₃F、LiCF₃SO₃中的一種或幾種，所述溶劑選自EC、EMC和DMC、DEC中一種或幾種的組合，所述電解質(zhì)在所述電解液中的濃度為0.001~2M。