[發(fā)明專利]一種預(yù)鋰化復(fù)合負(fù)極片及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請(qǐng)日: 2020-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112701253B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃苗;彭燕秋;李琦旸;劉金成;劉建華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 惠州億緯鋰能股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/139
• 分類號(hào): H01M4/139;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種預(yù)鋰化復(fù)合負(fù)極片及其制備方法和應(yīng)用，所述預(yù)鋰化復(fù)合負(fù)極片的制備方法包括：將負(fù)極極片、鋰箔以及離型膜進(jìn)行預(yù)壓，得到復(fù)合半成品；所述負(fù)極極片位于兩片鋰箔之間，所述兩片鋰箔位于兩層離型膜之間；將得到的復(fù)合半成品進(jìn)行壓延，得到預(yù)鋰化復(fù)合負(fù)極片。本發(fā)明所述制備方法通過(guò)提供外界鋰源，解決了采用金屬鋰做負(fù)極的鋰二次電池循環(huán)壽命低以及負(fù)極材料首效較低的問(wèn)題，提高了電池的容量和循環(huán)性能，工藝流程簡(jiǎn)單，安全，生產(chǎn)效率高，具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰二次電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)鋰化復(fù)合負(fù)極片及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

鋰離子電池由于能量密度高，循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛關(guān)注。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的普及，電動(dòng)汽車和其它電動(dòng)交通工具的推廣，以及無(wú)人機(jī)和太空探測(cè)器等航空航天科技的發(fā)展，鋰離子電池性能正面臨著更高的發(fā)展要求，如何提升鋰電池的體積能量密度和質(zhì)量能量密度已成為高性能鋰離子電池的重點(diǎn)突破方向。

目前，通常采用高克容量硅基負(fù)極材料來(lái)提高電池的能量密度。但是由于高克容量硅基負(fù)極材料首次效率較低，在極限工藝的設(shè)計(jì)條件下也難以達(dá)到400Wh/kg的能量密度，因此需對(duì)負(fù)極材料進(jìn)行預(yù)鋰化處理，提升首次效率，進(jìn)而電池的提高能量密度。同時(shí)，該方法也可應(yīng)用于負(fù)極采用金屬鋰的鋰二次電池中，金屬鋰性質(zhì)活潑，與電解液接觸發(fā)生反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致金屬鋰的不可逆消耗；并且充放電過(guò)程，金屬鋰的溶解-沉積不均勻，帶來(lái)鋰枝晶的生長(zhǎng)和鋰的粉化的而問(wèn)題，導(dǎo)致電池循環(huán)壽命低。

負(fù)極預(yù)鋰化的方法主要包括以下3種：

1.負(fù)極片預(yù)化成：該方法可最大程度模擬SEI膜的形成，但其操作較為復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用；

2.負(fù)極添加鋰粉：該方法可在負(fù)極制漿過(guò)程中添加，也可在負(fù)極極片表面噴涂鋰粉，操作相對(duì)簡(jiǎn)便，但鋰粉操作安全性難以保障；

3.負(fù)極三層電極法：該方法對(duì)加工條件沒(méi)有苛刻要求，但是對(duì)保護(hù)層在極片收放卷、輥壓、裁切等工位的穩(wěn)定性提出來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。

CN108550780A公開(kāi)了一種采用三維箔材的鋰離子電池負(fù)極單面預(yù)鋰化方法，該方法包括：將負(fù)極漿料涂布到所述三維集流體上，并進(jìn)行碾壓，得到碾壓后的極片；對(duì)極片進(jìn)行預(yù)鋰化復(fù)合：預(yù)鋰化的方法，根據(jù)鋰金屬原料的不同，分為兩種，采用鋰金屬粉末的預(yù)鋰化方法，向以上碾壓后極片的其中一面均勻地噴灑或者涂布鋰金屬粉末；采用鋰箔的預(yù)鋰化方法，將以上碾壓后極片的其中一面與鋰箔在一定壓力下進(jìn)行粘結(jié)復(fù)合：將正極、隔膜和以上完成預(yù)鋰化復(fù)合的負(fù)極片裝配成電芯，對(duì)其進(jìn)行注液和化成。該方法需采用三維集流體，且只對(duì)負(fù)極材料的單面進(jìn)行了預(yù)鋰化處理，其對(duì)電池能量密度的提高有限。

CN109713227A公開(kāi)了一種鋰離子電池預(yù)鋰化方法，該方法包括：在室溫下將鋰粉、導(dǎo)電劑和聚合物在干粉狀態(tài)下混合，并根據(jù)情況加入適量的鋰鹽，攪拌使之預(yù)混合均勻，然后通過(guò)升溫加熱或者加入有機(jī)溶劑，最終攪拌得到均勻的多元混合漿料；其次將多元混合漿料通過(guò)不同涂覆方法直接涂覆在鋰離子電池的負(fù)極片表面，冷卻或者溶劑揮發(fā)后得到表層為富鋰導(dǎo)電涂層的負(fù)極片；最后利用表層為富鋰導(dǎo)電涂層的負(fù)極片組裝得到鋰離子電池。該方法雖然操作簡(jiǎn)單，但過(guò)程中的安全性難以保障。

綜上所述，如何提供一種安全簡(jiǎn)單的預(yù)鋰化復(fù)合負(fù)極片的制備方法，提高電池的容量以及循環(huán)性能，成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種預(yù)鋰化復(fù)合負(fù)極片及其制備方法和應(yīng)用，所述預(yù)鋰化復(fù)合負(fù)極片的制備方法通過(guò)提供外界鋰源，解決了負(fù)極材料首效較低的問(wèn)題及提供電池所需的鋰源，提高了電池的容量和循環(huán)性能，工藝流程簡(jiǎn)單，安全，生產(chǎn)效率高，具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種預(yù)鋰化復(fù)合負(fù)極片的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：