[發明專利]氮化鋰修飾的鋰帶、其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011384843.8
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112626446A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 朱金鑫;劉浩;婁帥賓
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: C23C8/24
• 分類號: C23C8/24;C23C8/04;H01M4/04;H01M4/13;H01M4/139;H01M10/0525
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明公開了一種氮化鋰修飾的鋰帶、其制備方法和應用。所述鋰帶的一側表面經氮化鋰層修飾。由于鋰帶的一側表面經氮化鋰層修飾，可以起到很好的保護作用，一是提高了鋰帶的化學穩定性，提高了電極生產過程中的安全性和生產效率，二是避免了因鋰帶在空氣中變質導致后續形成的負極表面的變質層影響鋰離子的傳輸，降低電化學性能的問題。經修飾的鋰帶引入負極后，在電池預充和化成階段會自行分解產生活性鋰離子以及氮氣等氣體，不僅對負極進行了補鋰還避免了表面殘留阻礙鋰離子傳輸。

技術領域

本發明涉及新能源技術領域，涉及一種氮化鋰修飾的鋰帶、其制備方法和應用。

背景技術

常規鋰離子電池在充放電循環過程中存在活性鋰離子損失問題。不同的電池體系，鋰離子損失的速率不同，例如高鎳三元正極材料/硅氧負極材料體系，活性鋰離子損失速率較快。從機理上講，活性鋰離子損失可能是正負極活性物質結構衰減、界面副反應等原因引起的。活性鋰離子損失導致的后果是電池容量下降、循環壽命縮短。

針對上述問題，目前的技術手段包括提高活性物種結構穩定性(如在活性物質表面增加一層穩定致密的包覆層)、優化電解液配方提高電化學穩定性、以及預鋰技術(包括正極預鋰或者負極預鋰)。預鋰技術是一類直接有效的方法。

對于正極預鋰，主要是以學術界研究為主，該方法通常是在正極勻漿過程中加入第二種正極活性物質，如過渡金屬和鋰氧化物復合材料[Sun,Y.,Lee,H.,Seh,Z.etal.High-capacity battery cathode prelithiation to offset initial lithiumloss.Nat Energy 1,15008(2016).https://doi.org/10.1038/nenergy.2015.8]，該方法通常會降低第一種正極活性物質含量，可能會導致能量密度下降。

對于負極預鋰，行業內主流的技術路線為鋰粉預鋰和鋰帶預鋰，例如CN105374571A公開了一種鋰離子電容器的制備方法，并公開負極片的制備方法包括：先在負極集流體上涂布負極活性漿料形成負極活性漿料層，烘干后輥壓，負極活性漿料層形成負極活性層，然后在負極活性層上噴涂或濺鍍預鋰化漿料層，烘干后輥壓，預鋰化漿料層形成預鋰化層，得到負極片。但是，這兩種方法都需要及其嚴格保證生產車間的溫度和濕度，避免金屬鋰接觸水分而產生起火燃燒甚至爆炸等安全事故。由于需要額外增加電極生產工序，例如完成負極片勻漿涂布后，首先在負極片上貼合鋰帶或者撒播鋰粉，然后再經過輥壓、模切、卷繞/疊片、注液封裝，最后完成電池裝配。在該過程中，金屬鋰暴露在空氣中的時間越長，則金屬鋰變質(可能與氮氣、氧氣等發生反應而變質)的程度越嚴重，導致預鋰效果大幅降低。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種氮化鋰修飾的鋰帶、其制備方法和應用。

為達上述目的，本發明采用如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種氮化鋰修飾的鋰帶，所述鋰帶的一側表面經氮化鋰層修飾。

對于負極預鋰，行業內主流的技術路線為鋰粉預鋰和鋰帶預鋰，這兩種方法都需要及其嚴格保證生產車間的溫度和濕度，避免金屬鋰接觸水分而產生起火燃燒甚至爆炸等安全事故。由于需要額外增加電極生產工序，例如完成負極片勻漿涂布后，首先在負極片上貼合鋰帶或者撒播鋰粉，然后再經過輥壓、模切、卷繞/疊片、注液封裝，最后完成電池裝配。在該過程中，金屬鋰暴露在空氣中的時間越長，則金屬鋰變質(可能與氮氣、氧氣等發生反應而變質)的程度越嚴重，導致預鋰效果大幅降低。由于空氣中的成分復雜，金屬鋰可能與氮氣、氧氣等發生反應而變質，雜志非單純組分，相互夾雜且分布不定，在預鋰后存在于電池中會有很多雜質殘留，影響鋰離子的傳輸并降低電池的電化學性能。