[發(fā)明專利]一種預(yù)鋰化負(fù)極片及其制作工藝以及鋰離子電池

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• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN112952036A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李麗;張賀
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/134;H01M4/1393;H01M4/1395;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/66;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 張夢媚

本發(fā)明公開了一種預(yù)鋰化負(fù)極片及其制作工藝以及鋰離子電池，該預(yù)鋰化負(fù)極片包括負(fù)極集流體；設(shè)于所述負(fù)極集流體表面的第一負(fù)極膜層；以及第二負(fù)極膜層，所述第二負(fù)極膜層設(shè)于所述第一負(fù)極膜層的表面。其中，第一負(fù)極膜層中含有鋰粉，第二負(fù)極膜層中不含有鋰粉，該預(yù)鋰化負(fù)極片的預(yù)鋰化程度可控，且鋰粉被第二負(fù)極膜層保護(hù)，生產(chǎn)中安全可靠，易于工業(yè)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)鋰化負(fù)極片及其制作工藝，還涉及一種由該預(yù)鋰化負(fù)極片制成的鋰離子電池。

背景技術(shù)

隨著新能源的發(fā)展，鋰離子電池作為一種清潔、方便的的儲能裝置應(yīng)用越來越廣泛，然而當(dāng)前鋰離子電池性能還未達(dá)到人們的需求。電池性能的提升是一份系統(tǒng)性工作，正、負(fù)極材料、隔膜、電解液作為鋰離子電池的四大關(guān)鍵材料，成為提高電池性能主要的研究方向。

其中，常見的負(fù)極材料以人造石墨為主流，高性能、長續(xù)航的動力電池對負(fù)極材料提出了更為嚴(yán)苛的要求，傳統(tǒng)的人造石墨在目前電池技術(shù)下，表現(xiàn)出明顯不足，克容量上限制約著電池容量。此外，負(fù)極材料在實際生產(chǎn)過程中也存在著首次充放電時消耗電解液中大量的鋰，導(dǎo)致電池容量低等問題，具體的說，首次循環(huán)中，在石墨負(fù)極表面形成SEI膜，進(jìn)而導(dǎo)致5％～15％的首次不可逆容量損耗，高容量硅基材料損失有15％～35％。為了解決上述問題，目前主要是采用預(yù)鋰化技術(shù)以提高鋰離子電池的可逆循環(huán)容量，活性鋰補償技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注。通過預(yù)鋰化技術(shù)可以補償電極材料在首次循環(huán)中不可逆鋰的損耗，用于形成負(fù)極表面SEI膜，以達(dá)到提高鋰電池的可逆循環(huán)容量。

傳統(tǒng)的預(yù)鋰化方式主要有：負(fù)極補鋰、正極補鋰、隔膜補鋰、銅箔補鋰、三電極補鋰、電解補鋰液等。負(fù)極預(yù)鋰化的原理是通過將負(fù)極材料與金屬鋰或其他含鋰化合物物理接觸，利用二者間自發(fā)的電化學(xué)反應(yīng)形成SEI膜，可以補償負(fù)極由SEI膜形成導(dǎo)致的不可逆容量損失，減少正極活性鋰的不可逆消耗，從而提高電池容量。采用較多的方案是采用FMC公司生產(chǎn)的穩(wěn)定鋰金屬粉末(Stabilized lithium metal powder，SLMP)與負(fù)極接觸，主要是通過在合漿的過程中混合加入，或者在負(fù)極極片表面涂覆兩種工藝。SLMP比容量較高，達(dá)3600mAh/g，其表面包覆有2％～5％的碳酸鋰(Li₂CO₃)薄層，因此可以在干燥的空氣中穩(wěn)定存在和使用。但該技術(shù)方案中的碳酸鋰(Li₂CO₃)薄層在極片制造過程中會破損，內(nèi)部鋰與空氣接觸易發(fā)生火災(zāi)。此外鋰片補鋰也經(jīng)常采用，其是直接將鋰片壓在負(fù)極片的表面，在電解液中，負(fù)極與鋰片直接接觸，由于電勢差電子自發(fā)地向負(fù)極移動，伴隨著Li⁺在負(fù)極的嵌入，但由于鋰箔貼在負(fù)極材料表面，導(dǎo)致其預(yù)鋰化的程度很難控制，如不充分的鋰化，不能充分提高首次庫倫效率；而補鋰過度，可能會在負(fù)極表面形成金屬鋰。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明有必要提供一種預(yù)鋰化負(fù)極片及其制作工藝以及鋰離子電池，該預(yù)鋰化負(fù)極片的預(yù)鋰化程度可進(jìn)行調(diào)整，注液后形成SEI膜，無需額外的預(yù)鋰化設(shè)備，鋰粉被第二負(fù)極膜層保護(hù)，生產(chǎn)中安全可靠，且可在合漿工序中省去CMC并減少溶劑的使用，降低生產(chǎn)成本，易于工業(yè)化。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明首先提供了一種預(yù)鋰化負(fù)極片，其包括：

負(fù)極集流體；

設(shè)于所述負(fù)極集流體表面的第一負(fù)極膜層，所述第一負(fù)極膜層含有鋰粉；

以及第二負(fù)極膜層，所述第二負(fù)極膜層設(shè)于所述第一負(fù)極膜層的表面，且所述第二負(fù)極膜層不含有鋰粉。

進(jìn)一步的，所述負(fù)極集流體選自銅箔。

進(jìn)一步的，所述第一負(fù)極膜層由固含量不低于90％的第一負(fù)極漿料擠出成型，其中，所述第一負(fù)極漿料由鋰粉、負(fù)極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和導(dǎo)電漿料混合制成；