[發明專利]一種鋰離子電池極片和隔膜的復合方法及鋰離子電池

在審

• 申請號: 202110240658.X
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113300051A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 沈晞;王晶
• 申請（專利權）人: 深圳市璞厲科技有限公司
• 主分類號: H01M50/46
• 分類號: H01M50/46
• 代理公司: 深圳眾鼎匯成知識產權代理有限公司 44566
• 代理人: 朱業剛

本發明為解決現有技術中電芯極片和隔膜復合不緊密及補鋰過程中的安全性或不徹底問題，提供一種極片和隔膜復合緊密，且補鋰安全又徹底的方法，包括將所述鋰粉和溶劑混合均勻，得到鋰粉混合物；在所述溶劑熔化狀態下，將所述鋰粉混合物涂覆在所述負極片表面；另將熔化狀態下的不含鋰粉的溶劑涂覆在所述隔膜表面或上述涂覆有鋰粉混合物的負極片表面的至少之一上；將至少之一涂覆有碳酸乙烯酯的負極片、隔膜和正極片依次層疊，進行卷繞或疊片形成電芯；對所述電芯進行熱壓，然后進行冷卻，得到極片和隔膜復合的電芯。本發明不僅解決了卷繞和疊片后電芯松散的問題，而且將極片隔膜復合和負極補鋰結合在一起，簡化了裝配工藝。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，特別涉及一種鋰離子電池的極片和隔膜的復合方法。

背景技術

鋰離子電池因其較高的電壓、長循環壽命、較低的自放電率和高能量密度等優點，是目前應用最廣的商業化電池技術。

目前鋰離子電池的制作工藝主要為卷繞和疊片。卷繞工藝生產效率高，裝配過程較為簡單，但是由于卷繞過程中張力不易控制，受極片隔膜張力影響，卷繞制成的電芯較為松散，要提高空間利用率需對電芯進行壓實，但較大的壓力會使彎折處應力過大，容易造成掉料，導致電池容量下降，并有可能刺穿隔膜造成電池短路。疊片工藝通過極片隔膜交替放置，提高了空間利用率，極片的一致性也更好，但疊片過程中不易控制極片堆疊位置，容易出現極片錯位，且堆疊過程耗時長，整齊度檢測難度大，疊片后的電芯在裝配過程中也極易發生極片錯位，造成電芯短路。

為了解決以上問題，目前較為主流的方案是在隔膜基底(或陶瓷涂覆隔膜的陶瓷表面)以特定的方式涂覆一定量的具有粘結功能的高分子材料(主要為PVDF、PMMA等)。目前常用的涂覆方法是使用丙酮為溶劑，溶解PVDF對隔膜進行浸涂，然后通過加熱蒸發溶劑，使粘結劑涂覆在隔膜表面。但這種涂覆方式很容易造成涂覆不勻，從而使隔膜的一致性變差，造成后期循環性能變差；更為嚴重的是PVDF分子可能會在局部聚集過多造成堵孔，使電池在充放電過程中析鋰，存在巨大的安全隱患。

此外，現有鋰離子電芯在首充過程中由于SEI膜的形成，會有一部分鋰離子的消耗，導致這一部分被消耗的鋰離子，無法成為能為電芯提供有效容量的活性鋰。

目前行業存在兩種不同方式的補鋰方式，一種是通過將鋰粉與負極活性物質一起攪拌，將鋰粉加入負極，但鋰粉被負極活性物質吸收溶解后會在極片內部形成空穴，或使極片表面不平整、厚度不均一，容易導致安全問題。另外一種是鋰箔方式，這種方式比較安全，但容易存在鋰箔反應不徹底的問題。

發明內容

本發明為解決現有技術中極片和隔膜復合不緊密及補鋰過程中的安全性或不徹底問題，提供一種極片和隔膜復合緊密，且補鋰安全又徹底的方法。

為解決上述技術問題，本發明提供一種鋰離子電池極片和隔膜的復合方法，包括，提供負極片、隔膜和正極片，以及鋰粉和溶劑；將所述鋰粉均勻混合在所述溶劑中，得到鋰粉混合物；在所述溶劑的熔化狀態下，將所述鋰粉混合物涂覆在所述負極片表面；另將熔化狀態下的不含鋰粉的溶劑涂覆在所述隔膜表面或上述涂覆有鋰粉混合物的負極片表面的至少之一上；將至少之一涂覆有所述不含鋰粉的溶劑的所述負極片、隔膜和正極片依次層疊，進行卷繞或疊片形成電芯；對所述電芯進行熱壓，然后冷卻，得到極片和隔膜復合的電芯。

可選的，所述溶劑為不與鋰粉發生反應的有機溶劑或者無機溶劑或者混合體系，更優選為熔點高于25度的有機溶劑。

可選的，所述溶劑選自碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸內酯、碳酸亞乙烯酯中的至少一種。

可選的，所述鋰粉混合物中，鋰粉和溶劑的質量比例為5:95-95:5。

可選的，所述涂覆在所述負極片表面的鋰粉混合物的涂層厚度為1-50微米。

可選的，所述電芯的熱壓溫度高于所述溶劑的熔點，使所述正極片、負極片和/或隔膜表面固化的溶劑熔化，所述電芯的熱壓溫度優選高于35℃，低于100℃以。