[發明專利]一種鋰離子電化學儲能器件負極的無析鋰預嵌鋰方法

有效

• 申請號: 201910851409.7
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110600285B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 孫現眾;馬衍偉;張熊
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01G13/00
• 分類號: H01G13/00;H01G11/50;H01M10/058;H01M10/0525;H01M4/139;H01M4/13
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 瞿曉晶

1.一種鋰離子電化學儲能器件負極的無析鋰預嵌鋰方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將若干負極電極片、正極電極片和隔膜通過疊片或卷繞形成電芯，負極電極片和正極電極片通過隔膜隔開；所述負極電極片包括負極集流體和涂覆于所述負極集流體的負極涂層；所述正極電極片包括正極集流體和涂覆于所述正極集流體的正極涂層；

(2)將所述電芯放入殼體中，正極極耳與所有正極電極片連接并伸出殼體，負極極耳與所有負極電極片連接并伸出殼體；

(3)在所述殼體中放置金屬鋰電極，所述金屬鋰電極與電芯相對放置，且在金屬鋰電極與電芯之間設置涂層隔膜；所述涂層隔膜的單面或雙面涂布有多孔碳材料，且所述多孔碳材料不與金屬鋰電極和負極電極片接觸；所述多孔碳材料包括活性炭、碳氣凝膠和石墨烯中的一種或幾種；所述多孔碳材料的涂布厚度為5～20微米；所述多孔碳材料的比表面積為500～3000m²/g；

(4)在所述殼體中注入電解液后對殼體進行熱封口，然后對負極電極片進行預嵌鋰。

2.根據權利要求1所述的無析鋰預嵌鋰方法，其特征在于，所述步驟(1)中正極電極片的數量為1～20個，所述負極電極片的數量比正極電極片多1個；所述電芯的兩端由外到內依次為隔膜和負極電極片。

3.根據權利要求1所述的無析鋰預嵌鋰方法，其特征在于，所述步驟(1)中的負極集流體為具有貫穿孔的銅箔或鎳箔；所述正極集流體為具有貫穿孔的鋁箔；所述負極集流體和正極集流體的開孔率獨立地為5～50％。

4.根據權利要求1所述的無析鋰預嵌鋰方法，其特征在于，所述步驟(1)中的負極涂層包括負極活性成分、導電劑和粘結劑；所述正極涂層包括正極活性成分、導電劑和粘結劑；

其中，所述負極活性成分包括石墨、中間相碳微球、硬碳、軟碳、氧化亞硅和納米晶硅中的一種或幾種；

所述正極活性成分包括鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰和多孔碳材料中的一種或幾種；所述多孔碳材料包括活性炭、碳氣凝膠和石墨烯中的一種或幾種。

5.根據權利要求1所述的無析鋰預嵌鋰方法，其特征在于，所述步驟(3)中的金屬鋰電極是將金屬鋰箔壓覆到多孔集流體上制成的。

6.根據權利要求5所述的無析鋰預嵌鋰方法，其特征在于，所述金屬鋰箔的厚度為0.01～2mm；所述多孔集流體為具有貫穿孔的銅箔、具有貫穿孔的鎳箔、銅網、鎳網、泡沫金屬銅或泡沫金屬鎳。

7.根據權利要求1所述的無析鋰預嵌鋰方法，其特征在于，所述步驟(4)中的電解液由含鋰電解質鹽和溶劑組成；所述含鋰電解質鹽包括六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、雙-三氟甲磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或幾種，所述溶劑包括碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸亞乙烯酯中的一種或幾種。

8.根據權利要求1所述的無析鋰預嵌鋰方法，其特征在于，所述步驟(4)中預嵌鋰的總量為負極電極片容量的30～90％。