[發(fā)明專利]電化學補鋰裝置、電化學補鋰方法和鋰離子電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110815544.3
• 申請日: 2021-07-19
• 公開（公告）號: CN115642316A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設計）人: 黃中瑞;邊玉珍;王蒙;汪順;方自力
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M4/139;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 深圳市慧實專利代理有限公司 44480
• 代理人: 孫東杰

本申請?zhí)峁┝艘环N電化學補鋰裝置，包括裝有電解液的電解槽，置于電解液中隔開放置的鋰源以及待補鋰的負極片，負極片、鋰源分別與電源的正、負極電連接；其中，電化學補鋰裝置還包括氣體吹掃組件，氣體吹掃組件用于在接通電源對負極片進行補鋰的過程中，向電解液內(nèi)通入吹掃氣體，以對負極片的表面進行吹掃。采用該電化學補鋰裝置對負極片進行補鋰，可提高負極補鋰的均勻性和補鋰效率，提升由補鋰后的負極片制成的鋰電池的首周庫倫效率和循環(huán)壽命。本申請還提供了一種電化學補鋰方法和鋰離子電池。

技術領域

本申請涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種電化學補鋰裝置、電化學補鋰方法和鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池因具有高能量密度、長循環(huán)壽命、無記憶效應等優(yōu)點而稱為應用范圍最廣的二次電池之一。隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展，便攜式電子器件(如手機、平板電腦等)、電動汽車等行業(yè)對鋰離子電池的能量密度提出了更高要求。其中，對電池的正極或負極進行預補鋰可以補償電池在首次充電過程中對活性鋰的不可逆消耗，從而提升電池的首次庫倫效率，提升電池的能量密度。

目前，對電池負極進行預補鋰的方式較為常見，通常做法之一是對負極片進行電化學補鋰。參見附圖1，電化學補鋰技術通常是把待補鋰的電池極片A1與隔膜S1、鋰源C1置于電解液中，其中A1和C1通過外電路進行電連接，這樣在通電時A1和C1之間就構(gòu)建了電子通路和離子通路，實現(xiàn)對負極片A1的補鋰。然而，現(xiàn)有的電化學補鋰技術，負極嵌鋰的不均勻性較高，進而不能有效提升采用補鋰后的負極片制得的鋰電池的首周庫倫效率。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N用于電池負極的電化學補鋰裝置及補鋰方法，以解決現(xiàn)有電化學補鋰技術存在的補鋰效率低、負極片表面嵌鋰不均勻的問題。

具體地，本申請第一方面提供了一種電化學補鋰裝置，包括裝有電解液的電解槽，置于所述電解液中的鋰源以及待補鋰的負極片，且所述負極片和所述鋰源隔開放置，所述負極片、所述鋰源分別與所述電源的正、負極電連接；其中，所述電化學補鋰裝置還包括氣體吹掃組件，所述氣體吹掃組件用于在接通所述電源對所述負極片進行補鋰的過程中，向所述電解液內(nèi)通入吹掃氣體，以對所述負極片的表面進行吹掃。

本申請?zhí)峁┑碾娀瘜W補鋰裝置中，含有的氣體吹掃組件可向電解液中通入吹掃氣體，吹掃氣體可增加電解液的流動性，提高負極片與電解液之間的對流能力，保證負極片附近的電解液的濃度較均勻，還可去除電化學補鋰過程中負極片A2上吸附的氣泡，使負極片與電解液充分接觸，提高負極補鋰的均勻性和補鋰效率，進而可有效提升采用補鋰后的負極片制得的鋰電池的首周庫倫效率和循環(huán)壽命。

可選地，所述吹掃氣體能對所述負極片的表面進行吹掃。此時，該吹掃氣體的通入可以更好地提高上述負極補鋰的均勻性和補鋰效率。

本申請一些實施方式中，所述氣體吹掃組件具有插入所述電解液中的通氣管路，所述通氣管路浸入所述電解液的部分中，朝向所述負極片的管壁上間隔設置有若干孔，所述吹掃氣體通過所述孔流出，并對所述負極片的表面進行吹掃。

可選地，所述通氣管路浸入電解液的部分包括依次連接的第一管段、第二管段和第三管段，且所述第一管段、第二管段和第三管段圍成一收容空間，且所述收容空間的開口方向朝向所述電解槽的頂蓋，所述待補鋰的負極片、所述隔膜及所述鋰源均位于所述收容空間內(nèi)。進一步地，所述第二管段垂直于所述第一管段和所述第三管段。在一些實施方式中，所述通氣管路浸入電解液的部分沿所述電解槽的底部和側(cè)壁排布，且朝向所述負極片的管壁上設置有若干孔。

可選地，所述氣體吹掃組件包括與所述通氣管路連通的供氣源，所述通氣管路與所述供氣源連通的管路上設有泵和流量調(diào)節(jié)閥，所述流量調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)流入所述電解槽內(nèi)的吹掃氣體的流量。

可選地，所述電化學補鋰裝置還包括與所述電解槽連通的氣體處理裝置，所述氣體處理裝置用于對從所述電解槽逸出的氣體進行處理，分別得到廢氣和能夠用作吹掃氣體的循環(huán)氣。在一些實施方式中，所述氣體處理裝置的一出口與廢氣收集器連通，另一出口與所述供氣源連通。