[實(shí)用新型]鋰離子電池負(fù)極片分步預(yù)鋰化的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201822270147.9
• 申請(qǐng)日: 2018-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN209487602U
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王立福;賴琪;李婕斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 曙鵬科技（深圳）有限公司;深圳市豪鵬科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/139
• 分類號(hào): H01M4/139
• 代理公司: 深圳眾鼎專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 44325
• 代理人: 譚果林

本實(shí)用新型公開了一種鋰離子電池負(fù)極片分步預(yù)鋰化的裝置。所述裝置包括用于對(duì)鋰離子電池負(fù)極片進(jìn)行分步預(yù)鋰化的第一預(yù)鋰化單元、第二預(yù)鋰化單元和末位預(yù)鋰化單元至少三個(gè)預(yù)鋰化單元，按照對(duì)鋰離子電池負(fù)極片進(jìn)行分步預(yù)鋰化工藝的先后順序方向，所述第一預(yù)鋰化單元、所述第二預(yù)鋰化單元依次排列，其余所述預(yù)鋰化單元排列于所述第二預(yù)鋰化單元之后，其中，所述末位預(yù)鋰化單元排列于最末位。所述裝置通能夠?qū)崿F(xiàn)鋰離子電池負(fù)極片分步預(yù)鋰化，從而有效提高了預(yù)鋰化的效率，為鋰離子電池負(fù)極片的規(guī)模化合自動(dòng)化提供了基礎(chǔ)。而且所述裝置能夠保證鋰離子電池負(fù)極片的均勻補(bǔ)鋰和精確補(bǔ)鋰。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池負(fù)極片分步預(yù)鋰化的裝置。

背景技術(shù)

鋰離子電池以其高電壓、高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命等優(yōu)異性能而被廣泛應(yīng)用于手機(jī)和筆記本電池、動(dòng)力電池及儲(chǔ)能電池等。其中手機(jī)和筆記本電池已完全被鋰離子電池占據(jù)，其他種類的電池根本無法達(dá)到這些便攜式智能設(shè)備的嚴(yán)苛要求。隨著鋰離子電池的應(yīng)該越來越廣，對(duì)鋰離子電池的要求也越來越高。如對(duì)鋰離子電池的能量密度等性能要求也越來越高。其中，電極片的性能是影響鋰離子電池性能的重要部件之一。

隨著電池能量密度的不斷提升，現(xiàn)有負(fù)極材料的克容量以及壓實(shí)密度已經(jīng)到了極限值，因而，硅碳材料的使用將是未來一段時(shí)間的熱點(diǎn)。與此同時(shí)，硅碳材料的首次充放電效率低、膨脹大、長(zhǎng)循環(huán)會(huì)帶來材料粉化問題、以及與之相關(guān)電解液、膠的匹配問題始終困擾著相關(guān)的科研人員。

在電池首次充電過程中，鋰離子由正極脫嵌并進(jìn)入負(fù)極，然后在放電過程中由負(fù)極脫出并進(jìn)入正極。而在這個(gè)過程中正極材料的容量會(huì)有5％到15％左右的衰減，這是由于正極片和負(fù)極片表面固體電解質(zhì)膜(SEI膜)的形成，從而消耗了一定量的鋰離子。因此降低了電池的容量，造成電池的首次效率降低，特別是當(dāng)負(fù)極片中的活性物質(zhì)為硅或錫等合金材料時(shí)尤為明顯。雖然SEI膜對(duì)正負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性有益，但它同時(shí)也會(huì)降低正極材料的容量，所以如何降低或彌補(bǔ)SEI膜形成過程中鋰離子的消耗，一直是研究學(xué)者們研究的目標(biāo)。因而，補(bǔ)鋰、預(yù)鋰化等技術(shù)越來越受到廣大科研人員的關(guān)注，并且在相關(guān)的領(lǐng)域已經(jīng)有了一些進(jìn)展。

如目前公開的一種鋰離子電池負(fù)極材料的預(yù)鋰化方法：首先將鋰金屬鋰嵌壓在集流體上，然后通過導(dǎo)線與負(fù)極相連，通過控制導(dǎo)線的阻值來控制預(yù)鋰化的速度；其次將嵌壓后的金屬鋰用不與電解液反應(yīng)的物質(zhì)(石蠟、隔膜、銅箔包裹起來，并在包裹表面預(yù)留兩個(gè)孔，通過控制孔的大小和導(dǎo)線的阻值大小來控制預(yù)鋰化速度。該方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)鋰離子電池負(fù)極材料的預(yù)鋰化，但是預(yù)鋰化效率低，不具有大批量生產(chǎn)的可能性。

在公開的另一種預(yù)鋰化的方法中是首先需要制備硅碳負(fù)極；其次，手套箱中，電解槽中二步電流電沉中，再次，浸泡在DMC中洗去表面鋰，最后，烘干后的到預(yù)鋰化的電極；通過控制電流的大小和時(shí)間達(dá)到沉積不同厚度的預(yù)鋰化硅碳負(fù)極。該方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)鋰離子電池負(fù)極材料的預(yù)鋰化，但是預(yù)鋰化效率低，不具備自動(dòng)化，更不具有大批量生產(chǎn)的可能性。

在公開的一種向鋰離子電池負(fù)極補(bǔ)充鋰粉的方法，首先通過投料裝置在密閉的空間里撒鋰粉；其次噴撒完，打開擋板和直流電源，在震動(dòng)和電場(chǎng)的作用下鋰粉均勻的噴撒在負(fù)極表面；通過控制走帶速度來控制補(bǔ)鋰的量；再次通過輥壓將鋰粉和負(fù)極壓在一起。這個(gè)專利實(shí)際上考量設(shè)備的能力，本身鋰粉比較輕，比表面積也比較大，如何控制精確補(bǔ)鋰，均勻補(bǔ)鋰，將是很大的難點(diǎn)。

在公開的另一種向鋰離子電池負(fù)極片補(bǔ)鋰的方法中：首先，將鋰粉溶解于有機(jī)溶劑中，所述有機(jī)溶劑為聯(lián)苯和二甲氧基乙烷中的至少一種；其次，將有機(jī)鋰溶液噴灑或滴加于負(fù)極片表面；再次在惰性氣氛中，將負(fù)極片浸泡在有機(jī)鋰溶液中，使有機(jī)鋰溶液中的鋰離子被還原成金屬鋰并嵌入負(fù)極片中，然后干燥負(fù)極片；完成補(bǔ)鋰；通過噴撒、浸泡時(shí)間，溶液濃度等方面來控制補(bǔ)鋰量。但是該方法存在的問題依然是鋰粉的高活性以及環(huán)境的控制問題，極片鋰粉輥壓裝置及方法。