[發(fā)明專利]制造鋰金屬負極的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910256610.0
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN110364678B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設計）人: 王宏亮;戴放;W·蔡;M·蔡;M·P·巴洛格
• 申請（專利權）人: 通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/1395;B23K26/21
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 代易寧;王麗輝

1.一種制造鋰金屬電池的電化學電池的負極的方法，所述方法包含：

提供鋰金屬層，所述鋰金屬層具有限定外表面的第一側和限定接合表面的相對的第二側；

提供金屬集電器層，所述金屬集電器層具有限定外表面的第一側和限定接合表面的相對的第二側；

將所述鋰金屬層和所述金屬集電器層彼此相鄰地布置并且以至少部分搭接的構造布置，使得所述鋰金屬層和所述金屬集電器層的所述接合表面彼此面對并在焊接部位處在它們之間建立接合界面；

將所述鋰金屬層和所述金屬集電器層夾在支撐板和透明頂板之間，使得所述鋰金屬層的所述第一側面向所述支撐板，所述金屬集電器層的所述第一側面向所述透明頂板，并且所述鋰金屬層和所述金屬集電器層的所述接合表面在所述焊接部位相互擠壓；

將激光束引導到所述金屬集電器層的所述外表面在所述焊接部位處，以熔化與所述金屬集電器層的所述接合表面相鄰的所述鋰金屬層的一部分，并產生鋰金屬熔化焊池，所述熔化焊池潤濕所述金屬集電器層的所述接合表面；以及

終止所述激光束以使所述熔化焊池凝固成固體焊接接頭，所述固體焊接接頭在所述焊接部位處將所述鋰金屬層與所述金屬集電器層物理地粘結在一起，

其中所述金屬集電器層與所述鋰金屬層的熔點相比具有相對高的熔點，

其中所述熔化焊池在所述鋰金屬層和所述金屬集電器層之間的所述接合界面處產生，而不會穿透或熔化所述金屬集電器層的所述接合表面；

所述方法包括：

在將所述鋰金屬層和所述金屬集電器層彼此相鄰并且以至少部分搭接的構造布置之前，研磨所述金屬集電器層的所述接合表面以在所述金屬集電器層的所述接合表面處產生多個峰和谷，

其中，在所述金屬集電器層的接合表面處產生所述多個峰和谷之后，所述金屬集電器層的所述接合表面呈現(xiàn)10微米至500微米范圍內的表面粗糙度（Rz），

其中，當所述激光束被引導到所述金屬集電器層的所述外表面時，所述鋰金屬熔化焊池流入所述金屬集電器層的所述接合表面處的所述谷中，和

其中，在所述激光束終止之后，所述固體焊接接頭的部分延伸到所述金屬集電器層的所述接合表面處的所述谷中并產生機械互鎖，所述機械互鎖阻止所述金屬集電器層和所述鋰金屬層相對于彼此的滑動移動。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，包括：

以導電焊接模式操作所述激光束，使得所述鋰金屬熔化焊池部分地穿透所述鋰金屬層并從所述鋰金屬層的所述第二側部分地延伸到所述鋰金屬層的所述第一側。

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中金屬集電器層包含至少一種選自由銅、鎳、不銹鋼和鈦組成的組的金屬或金屬合金，并且其中所述金屬集電器層包含無孔金屬箔、穿孔金屬片或多孔金屬網。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述固體焊接接頭形成在所述鋰金屬層與所述金屬集電器層之間，而不使用焊劑、填料或焊料材料。

5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述激光束是連續(xù)波激光束，其功率密度在3×10⁴W/cm²至1×10⁶ W/cm²的范圍內，速度在0.2 m/s至2 m/s的范圍內，且激光束光斑尺寸在0.2mm至1 mm的范圍內。

6.根據(jù)權利要求1所述的方法，包括：

在將所述激光束引導到所述金屬集電器層的所述外表面之前，將所述鋰金屬層和所述金屬集電器層封閉在腔室內，并在所述腔室內建立低于大氣壓的環(huán)境，并且

其中所述腔室包括透明窗口，并且其中所述激光束在被引導到所述金屬集電器層的所述外表面之前傳播通過所述透明頂板并通過所述透明窗口。