[實用新型]通孔鋰膜預制件、復合負極及儲能裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920996217.0
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN210123779U
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發(fā)明（設計）人: 郇慶娜;王亞龍;陳強;牟瀚波;孫兆勇;孔德鈺;劉承浩
• 申請（專利權）人: 天津中能鋰業(yè)有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/133;H01M4/1393;H01M10/0525;H01G11/22;H01G11/86;H01G11/06
• 代理公司: 北京市創(chuàng)世宏景專利商標代理有限責任公司 11493
• 代理人: 崔永華

本實用新型提供了一種通孔鋰膜預制件、復合負極及儲能裝置。超薄鋰膜預制件具有：擔載層，和位于所述擔載層的至少一個表面上并且與所述擔載層復合在一起的通孔鋰膜，所述通孔鋰膜具有0.5?15微米的均勻厚度，厚度公差在±0.5μm以內(nèi)，通孔的孔徑為5～200微米，孔隙率為1％～75％。

技術領域

本實用新型涉及儲能技術領域，尤其涉及一種可用于二次電池和電容器的通孔鋰膜預制件及由其制備的產(chǎn)品。

背景技術

鋰電池因其能量密度高，循環(huán)壽命長和適用溫度范圍廣的優(yōu)點而被廣泛的應用于航空航天，計算機，移動通訊設備，機器人和電動汽車等領域。隨著社會的發(fā)展，科技的進步，對于鋰電池的能量密度和循環(huán)壽命要求越來越高，而目前單純以石墨為負極的鋰離子電池難以滿足社會的預期，所以需要開發(fā)新型具有更高比容量的正負極材料。對于負極材料而言，進行預鋰化工作，可有效提高電池比能量并增加電池壽命。鋰金屬具有高的比容量(3860mAh/g，為石墨負極的10倍)和最低的氧化還原電位(-3.04V VS標準氫電位)。采用金屬鋰對傳統(tǒng)石墨負極進行預鋰化處理，一方面可以提高電池的首次庫倫效率，增加電池的比能量，另一方可以有效延長電池的循環(huán)壽命，這使得鋰離子電池將有更廣闊的應用領域。

雖然預鋰化(補鋰)有如此優(yōu)勢，但是要精確控制其在電池中用量，對負極預鋰化提出了更高的要求。目前現(xiàn)有鋰離子電池所采用的正極材料均為含鋰材料(例如鈷酸鋰，磷酸鐵鋰，三元材料等)，正極所含鋰已能夠滿足鋰離子電池充放電需求，而負極補鋰僅需提供少量的鋰以彌補循環(huán)過程中的鋰損失，即可提高電池的能量密度和循環(huán)壽命。由于負極預嵌鋰的量非常少，通常對于補鋰用的鋰箔，其厚度只需0.5微米至10微米。寧德時代新能源的中國專利申請CN201610102992.8中，在補鋰過程中將鋰粉撒在極片表面，輥壓后進行預鋰化，鋰用量很少。但是，該補鋰方法尚無法實現(xiàn)對補鋰量的精確控制，而且工藝復雜，成本較高，更重要的是安全性很難控制。鑒于此，需要一種能夠控制補鋰量并實現(xiàn)電池的高能量密度的技術。

鋰離子電容器是一種新型電容器，兼有雙電層電容器和鋰離子電池的結(jié)構(gòu)特點，相比于傳統(tǒng)的雙電層電容器，在能量密度，高溫特性和自放電方面更具優(yōu)勢，且比鋰離子電池具有更好的倍率性能和安全性，已被應用于風力發(fā)電、不間斷電源系統(tǒng)(UPS)等領域，未來有望被應用于新能源汽車及電子設備領域。

鋰離子電容器負極采用與鋰離子電池相同的活性材料，因而同鋰離子電池一樣，在首次充電過程中，負極會形成固態(tài)電解質(zhì)層(SEI層)，會消耗電解液中的鋰離子，使得電容器的電容不能充分發(fā)揮。而通過預鋰化技術，預先在負極引入鋰源，可以彌補形成 SEI層的鋰離子消耗，一方面可以提升電容器電容，進而提升能量密度，另一方面提高電容器的循環(huán)壽命。此外，負極預鋰化還可以降低負極的電位，提升鋰離子電容器的電壓。

現(xiàn)有鋰離子電容器負極預鋰化技術鋰源主要采用鋰粉或者鋰帶。東莞東陽光科研發(fā)有限公司(中國專利申請?zhí)枺?01710077223.1)以鋰粉為鋰源，將其直接加入到負極漿料然后涂布干燥制得含有鋰粉的負極極片。但是，鋰粉反應活性高，與傳統(tǒng)復合混漿所用水或者N-甲基吡咯烷酮(NMP)均會反應，因而需要改變原有的混漿工藝。凌容新能源科技(上海)股份有限公司(中國專利申請?zhí)枺?01420666419.6)則將金屬鋰箔直接壓合在負極表面。金屬鋰箔是致密的，電解液無法穿過而到達負極與鋰箔層之間，只能從鋰箔層的邊緣向中間部位滲透，因而預鋰化時間長。此外，預鋰化過程會有氣體產(chǎn)生，這些產(chǎn)生的氣體聚集在負極和鋰箔之間，使得二者分離以致預鋰化過程局部或者全部停止，不能實現(xiàn)預鋰化的目的。另外，采用金屬鋰箔進行負極補鋰時，由于金屬鋰箔的厚度難以控制在20微米以下(厚度不均勻或者出現(xiàn)皺褶)，其量遠超所需的補鋰量，導致補鋰過量，而過量的補鋰，在充電過程中會出現(xiàn)析鋰，不利于電容器長時間循環(huán)。

實用新型內(nèi)容