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

有效

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• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109119593B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 彭小強;云亮;駱浩;劉兆平
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/1395;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 任美玲;趙青朵

本發(fā)明提供了一種預鋰化用鋰銅復合電極。本發(fā)明使用低成本、易制取的鋰銅復合電極作為第三極，導入到相應的電芯結構中；在經(jīng)過恒電流充放電的電化學預鋰化后，將易脫出的第三極由電芯中取出，進行二次抽氣?封裝。該方法可以極大的簡化預鋰化電芯的制備工序，整個流程安全、環(huán)保；預鋰化成本較低，可操作性強；同時，預鋰化效果較好，有效提高電池的能量密度以及首次充放電效率。另外，該方法與目前軟包裝電芯的常規(guī)組裝工藝流程契合度高、技術導入便捷，是一種具有規(guī)模化應用前景的預鋰化方法。

技術領域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種預鋰化用鋰銅復合電極、一種預鋰化方法以及一種鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池作為目前主流的儲能器件之一，廣泛應用于新能源汽車、各類便攜式電子器件及以及通信設備中。隨著鋰離子電池下游領域的不斷進步，尤其是新能源汽車行業(yè)的爆炸式發(fā)展，人們對鋰離子電池的質量能量密度與體積能量密度提出了更高的要求。

針對負極材料不可逆容量高、首次充放電效率低(尤其是硅基負極材料)造成的能量密度下降，人們提出使用預鋰化技術來解決這一問題。目前，研究的預鋰化技術主要包括化學預鋰化、物理混合預鋰化、電化學預鋰化。化學預鋰化的操作簡單，但鋰化效果差，鋰化效率低，同時降低了活性物質在極片中所占比例，進而造成能量密度的損失；物理混合預鋰化可控度高，但成本較高，對環(huán)境、設備要求苛刻，操作具有一定的危險性；電化學預鋰化兼具了可控度高以及鋰化均勻的優(yōu)點，是一種應用前景可觀的預鋰化技術。

在CN104538591A專利中，公開了一種通過具有包覆層的鋰金屬與負極直接接觸進行預鋰化的方法。該方法中通過調節(jié)電阻值來限制預鋰化的電流，可控參數(shù)較少，操控難度較高；此外，外包覆層會額外增加電芯質量。

在CN105514497A專利中，公開了一種使用恒電流脈沖沉積對硅碳負極進行補鋰的方法。預鋰化后的負極極片需經(jīng)過DMC浸泡、沖壓，后續(xù)再與正極極片進行組裝。該方法中，鋰化極片的制成工序復雜，成片存儲困難；同時，補鋰過程中電解液的揮發(fā)也會造成一定的安全隱患。

在CN105355457A專利中，公開了一種引入第三極金屬鋰來補充正極脫鋰態(tài)金屬氧化物的預鋰化方法。該方法中，正負極集流體選用多孔集流體，成本較高；同時，鋰金屬大大過量，在電芯循環(huán)過程中容易形成“死鋰”，造成循環(huán)后期電芯容量的跳水。

目前，電化學預鋰化技術所需的設備以及操作環(huán)境復雜，過程中存在較多的安全隱患(電解液揮發(fā)、鋰金屬的高反應活性)；此外，預鋰化所需的多孔集流體以及超薄鋰片或穩(wěn)定化鋰金屬粉末制備工藝復雜，價格高昂，額外增加了預鋰化的成本。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種預鋰化用鋰銅復合電極、一種預鋰化方法以及一種鋰離子電池，本發(fā)明使用低成本、易制取的鋰銅復合電極作為第三極，導入到相應的電芯結構中，使得預鋰化的工藝簡單，降低電化學預鋰化成本；同時預鋰化效果較好，可以有效提高電池的能量密度。

本發(fā)明還提供了一種預鋰化用鋰銅復合電極，由兩片單光多孔腐蝕銅箔以及設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。

優(yōu)選的，所述鋰銅復合電極的厚度為5～200μm，所述鋰箔占所述鋰銅復合電極的質量百分比為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。

本發(fā)明還提供了一種預鋰化方法，包括以下步驟：