[發(fā)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

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• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110600285B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)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

本發(fā)明提供了一種鋰離子電化學儲能器件負極的無析鋰預嵌鋰方法，涉及電化學儲能器件技術領域。本發(fā)明將若干負極電極片、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；然后將所述電芯放入殼體中；再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；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。采用本發(fā)明提供的方法對鋰離子電化學儲能器件的負極進行預嵌鋰，可以防止析鋰的發(fā)生。

技術領域

本發(fā)明涉及電化學儲能器件技術領域，特別涉及一種鋰離子電化學儲能器件負極的無析鋰預嵌鋰方法。

背景技術

鋰離子電容器是一種新型的功率型儲能器件，與鋰離子電池相比其高倍率放電和循環(huán)壽命更佳，與雙電層的超級電容器相比能量密度可以提高3～6倍。

在鋰離子電容器制造過程中需要預先對負極進行嵌鋰的操作，即預嵌鋰工藝，其目的是對電容器提供額外的鋰源，從而補償負極在化成過程中的鋰的消耗。對于多層電極的鋰離子電化學儲能器件，因為采用了多片正極電極片和多片負極電極片疊片制成的電芯，Li⁺的傳輸最遠要穿過多片負極集流體中的孔、多片正極集流體中的孔，并且每片電極片集流體的孔又不容易正好相對，這必然增長了Li⁺的傳輸距離，增加了Li⁺的傳輸難度，大大增加了電化學極化，因而非常容易產生析鋰。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電化學儲能器件負極的無析鋰預嵌鋰方法。采用本發(fā)明提供的方法對鋰離子電化學儲能器件的負極進行預嵌鋰，可以防止析鋰的發(fā)生。

為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術方案：

本發(fā)明提供了一種鋰離子電化學儲能器件負極的無析鋰預嵌鋰方法，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；

(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。

優(yōu)選地，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。

優(yōu)選地，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％。

優(yōu)選地，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。

優(yōu)選地，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。