[發明專利]一種負極極片的預鋰化工藝

有效

• 申請號: 202010088600.3
• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN111276669B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 彭小強;云亮;劉兆平
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/13;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王小清

本發明提供了一種負極極片的預鋰化工藝，包括：將負極活性物質80～98％、粘結劑0.5～8％和導電劑0.5～10％混合，得到混料，將混料涂布在集流體表面，得到初始負極極片；將覆有基層的鋰箔或鋰合金覆蓋在初始負極極片上，通過微針轉移至初始負極極片的表面及內部，得到覆鋰金屬負極極片；微針轉移的方式選自一次或多次碾壓、擠壓或擠壓?靜置；微針的密度為10～10000針/cm²，將覆鋰金屬負極極片輥壓，浸潤在電解液中，得到預鋰化負極極片。本發明無需龐雜的張緊、糾偏裝置，簡單環保，成本低廉。該方法不引入任何有毒物質，工藝時間短，可控參數豐富，可以針對不同類型的負極材料進行預鋰化，具有工業化應用前景。

技術領域

本發明屬于負極極片的領域，尤其涉及一種負極極片的預鋰化工藝。

背景技術

隨著鋰離子電池在電子設備以及電動汽車領域中的應用普及，人們對鋰離子電池要求也越來越高。能量密度作為鋰離子電池最重要的性能指標之一，它的提高意味著用電設備將具備更強的續航能力，是目前鋰離子電池領域研究的重點。提高能量密度最為直接的方法是選用更高容量的正負極活性材料，但高容量的儲能材料(如硅基及錫基負極材料)往往伴隨著不可逆容量高、首次充放電效率低的問題，對電芯的循環壽命有極大的影響。

預鋰化是提升高容量負極材料首次效率的有效方法。目前，常用的預鋰化工藝是通過電化學預鋰化、正極補鋰、負極補鋰、來實現。電化學預鋰化具有高度可控、鋰化均勻的優點，但過程繁復、條件苛刻、成本高昂限制了其規模化應用；正極補鋰的預鋰化效果有限，增加了電芯質量；負極補鋰通常是將負極材料與含鋰活性物質充分接觸，在通過電解液的作用進行自預鋰化過程，也是目前電池廠商在積極嘗試的可工業化預鋰化工藝。

在CN108520978A專利中，公開了一種鋰離子電池的補鋰工藝。該工藝中將制好的硅碳負極極片浸泡在Li-萘溶液中2小時，以實現負極補鋰。該工藝操作簡單，但萘溶液有毒，補鋰過程難以放大。

在CN108550780A專利中，公開了一種采用三維箔材的鋰離子電池負極單面預鋰化方法。該方法中，將鋰金屬粉末或者鋰箔輥壓至涂有活性物質的三維集流體表面，對極片進行預鋰化復合。該預鋰化方法一定程度上簡化了預鋰化工藝，緩減了硅碳/石墨電極的膨脹掉粉和壽命短、容量低的問題，但三維集流體的成本高昂，預鋰化過程對設備的精度要求較高。

在CN107799721A專利中，公開了一種預鋰化負極的制造方法。該預鋰化負極結構包括了負極活性層與反應緩沖層，反應緩沖層上設置含鋰金屬層。后續通過電解液，使鋰金屬層嵌入到負極活性層中。該預鋰化負極的應用效果良好，但其制造方法較為復雜，同時反應緩沖層的引入會造成生產成本的升高以及能力密度的損失。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種負極極片的預鋰化工藝，該方法簡單。

本發明提供了一種負極極片的預鋰化工藝，包括以下步驟：

將負極活性物質80～98％、粘結劑0.5～8％和導電劑0.5～10％混合，得到混料，將所述混料涂布在集流體表面，得到初始負極極片；

將覆有基層的鋰箔或鋰合金覆蓋在所述初始負極極片上，通過微針轉移至初始負極極片的表面及內部，得到覆鋰金屬負極極片；所述微針轉移的方式選自一次或多次碾壓、擠壓或擠壓-靜置；所述微針的密度為10～10000針/cm²，

將所述覆鋰金屬負極極片輥壓，浸潤在電解液中，得到預鋰化負極極片。

優選地，所述碾壓時針尖的線速度為0～100m/min；

所述碾壓或擠壓的壓力不高于極片輥壓的最大壓力。

優選地，所述微針轉移采用的微針模具為平板狀或滾輪狀。

優選地，所述微針模具的針尖的形狀為柱狀、錐狀、球狀、十字形、扇形或其它多邊立體的異形形狀；