[發明專利]一種可自動預鋰化的圓柱型鋰離子電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202010903931.8
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN111969266A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 程廣玉;顧洪匯;簡秋豐;高蕾;王可;解晶瑩;楊慧
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/0587;H01M10/0525
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;周乃鑫

本發明公開了一種可自動預鋰化的圓柱型鋰離子電池及其制備方法，電池包含：電池殼體、電池蓋帽、設于電池殼體內的電芯和電解液，電芯由正極片、負極片和間隔設置于正極片和負極片之間的隔膜卷繞形成，負極片連接有負極耳，負極耳連接到電池殼體的底部；所述電芯的中心具有中心孔，通過中心孔向電池殼體的底部加入有金屬鋰或含鋰合金；金屬鋰或含鋰合金與負極耳電連通。本發明提供一個外部鋰源，可以在電池注液后在負極表面形成SEI膜(固體電解質界面膜)，解決負極首次效率過低的問題，提升電池容量，并可以進一步嵌入到負極中，增加負極活性鋰儲備，防止電池長期貯存或循環過程中負極活性鋰消耗過快導致的容量損失。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，具體涉及一種可自動預鋰化的圓柱型鋰離子電池及其制備方法。

背景技術

隨著鋰離子電池技術的發展，越來越多的設備采用鋰離子電池作為電源，擺脫了電源線的束縛。但不管是電動汽車、家用電器還是戶外便攜設備，都需要電源具備高能量密度、長續航時間以及長使用壽命，而負極預鋰化是解決這些難題的關鍵技術。然而，目前絕大多數預鋰化方法工藝復雜、實施難度大，不但大幅增加了成本，而且生產效率低，影響使用。

中國專利申請201780017008.0中，提供了制造預鋰化的負極并將其用于鋰離子二次電池的組合物、系統和方法，作為向電池供應額外鋰的手段。該方法采用化學或電化學預鋰化的方式對負極進行預鋰化，并額外增加了一步預鋰化后處理工序，該方法過于復雜，大幅增加了電池成本。

中國專利申請201610808809.6中，公開了預鋰化負極、包括其的二次電池、以及它們的制造方法，該方法首先在負極集流體上涂覆活性材料層，再通過在負極活性材料上涂覆一層緩沖層，最后在緩沖層外面涂覆鋰金屬層，從而實現負極的預鋰化，該方法同樣過于復雜，成本過高，難以實施。

中國專利申請201480002232.9中，公開了一種預鋰化的方法，且特別地，涉及一種將鋰大量均勻地預摻雜到至少一個單元電池中的預鋰化的方法。該方法可以將多個電芯同時置于電解液中進行預鋰化，但由于需要外電路充電，效率較低，同時會大量浪費電解液，難以大批量進行。此外，由于電芯殘留大量電解液，預鋰化后還需要進行后處理，才能進行入殼焊接等工序，大幅增加成本。

中國專利申請201510970781.1中，公開了一種新型鋰離子電池及其制備方法，該方法通過在電池金屬外殼內表面鉚合或涂布、粘合、干燥成膜形成第三電極，該第三電極是由金屬鋰或嵌鋰化合物及膠黏劑、導電劑、以及附屬功能性成分組成的復合電極，通過在電池不同階段將第三電極與負極形成充放電回路，進行補鋰，該方法可靈活控制各階段補鋰量，但由于第三電極需要貼合在電池殼體內側，會占用電芯可用空間，導致電池容量下降，同時第三電極制備工藝難度大，難以實施。

發明內容

為了提升電池能量密度、延長電池的使用壽命，本發明針對圓柱型鋰離子電池，通過在電芯中心孔內部添加一定量的金屬鋰或含鋰合金，可以簡單方便的實現負極預鋰化，解決上述難題。

為了達到上述目的，本發明提供了一種可自動預鋰化的圓柱型鋰離子電池，包含：電池殼體、電池蓋帽、設于電池殼體內的電芯和電解液，所述的電芯由正極片、負極片和間隔設置于正極片和負極片之間的隔膜卷繞形成，所述的負極片連接有負極耳，所述的負極耳連接到電池殼體的底部；所述電芯的中心具有中心孔，通過所述的中心孔向電池殼體的底部加入有金屬鋰或含鋰合金；所述的金屬鋰或含鋰合金與所述的負極耳電連通。

較佳地，所述的負極耳焊接于所述的電池殼體的底部。

較佳地，所述的電解液為非水有機電解液，并且電解液過量，以保證電池內部含有游離態電解液。

較佳地，所述的金屬鋰或含鋰合金與所述的負極耳直接或間接接觸。

較佳地，所述的金屬鋰或含鋰合金直接加入所述的中心孔，或通過載體加入所述的中心孔。