[發(fā)明專利]一種用于動態(tài)負極電化學預鋰化方法及裝置

在審

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• 申請日: 2022-12-06
• 公開（公告）號: CN115954437A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設計）人: 劉超輝;徐興無;萬文文;畢超奇;謝強勝;王雪友;唐銘;謝文杰
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 郭珊珊

本發(fā)明提出了一種用于動態(tài)負極電化學預鋰化方法及裝置，首先對組裝好的待預鋰的電芯施加預定壓力并將電芯加熱至預定溫度；再驅動電芯轉動并調節(jié)電芯轉速為H，同時帶動電芯振動并控制電芯振動頻率為h；然后將電芯正負極連接到電壓監(jiān)測設備，監(jiān)測電芯電壓變化，待電芯電壓達到預定值時，停止對電芯加壓、加熱并停止電芯的轉動、振動。本發(fā)明預鋰化方法大大簡化預鋰化電芯的制作工藝，整個流程安全、環(huán)保，預鋰化成本低，可操作性強，降低生產成本，有效的提高電池的能量密度以及首次充放電效率，解決了當前電化學預鋰過程中預鋰速率慢，且預鋰后極片上離子分布不均勻問題。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種用于動態(tài)負極電化學預鋰化方法及裝置。

背景技術

預鋰化技術是減小負極材料不可逆容量損失、提高庫侖效率的一個有效方法，目前研究預鋰化技術主要包括鋰粉預鋰化、壓延鋰箔預鋰化、真空蒸鍍預鋰化、電化學預鋰化。鋰粉預鋰化盡管使用較為方便，但是由于鋰粉顆粒易產生揚塵，安全性不足。鋰壓延鋰箔預鋰化雖然能夠對負極極片進行補鋰，但其預鋰化的程度很難控制，不能充分的鋰化，不能充分提高首次庫倫效率；而補鋰過度，可能在負極表面產生析鋰。真空蒸鍍預鋰化的優(yōu)點是可以得到均勻且薄的鋰層，缺點是所需條件非常苛刻，生產成本較高，限制該技術的發(fā)展。電化學預鋰化優(yōu)點是鋰化程度可控、均勻，且成本較低，是一種非常有實現(xiàn)工業(yè)化前景的預鋰化技術。

目前對于硅基負極預鋰化技術的研究取得了一些成果，未來研發(fā)的重點是進一步減低預鋰化成本；提高預鋰化的安全性能、減少預鋰化對環(huán)境的污染；進一步開發(fā)簡單穩(wěn)定并規(guī)模化生產的預鋰化技術；此外，需要進一步改善鋰電池的電化學性能，即在保證穩(wěn)定循環(huán)性能和良好首次庫倫效率的條件下，同時提高其能量密度和體積密度。但是目前電化學預鋰化方法較為復雜、效率慢、時間長，而且額外的增加預鋰化成本，很難實現(xiàn)產業(yè)化。

發(fā)明內容

基于背景技術中存在的技術問題，本發(fā)明提出了一種用于動態(tài)負極電化學預鋰化方法及裝置。

本發(fā)明提出的一種用于動態(tài)負極電化學預鋰化方法及裝置，首先對組裝好的待預鋰的電芯施加預定壓力P并將電芯加熱至預定溫度T；再驅動電芯轉動并調節(jié)電芯轉速為H，同時帶動電芯振動并控制電芯振動頻率為h；然后將電芯正負極連接到電壓監(jiān)測設備，監(jiān)測電芯電壓變化，待電芯電壓達到預定值時，停止對電芯加壓、加熱并停止電芯的轉動、振動。

在本發(fā)明的一較佳實施例中，預定壓力P控制在5-100N。

在本發(fā)明的一較佳實施例中，預定溫度T控制在25℃-55℃。

在本發(fā)明的一較佳實施例中，電芯轉動的轉速H控制在1-200rad/min，電芯正轉或反轉且電芯轉動角度控制在-360°-360°。

在本發(fā)明的一較佳實施例中，電芯振動頻率h控制在0.01Hz-0.1Hz。

本發(fā)明還提出一種用于動態(tài)負極電化學預鋰化裝置，包括：

工作臺；

加壓加熱件，包括加熱壓板、加熱固定板，加熱壓板、加熱固定板上下平行布置，加熱壓板與加熱固定板之間形成用于放置電芯的加壓加熱區(qū)域且加熱壓板、加熱固定板內均設置有可對電芯進行加熱的加熱元件，加熱壓板、加熱固定板之間的距離可調節(jié)；

轉動件，用于帶動加壓加熱區(qū)域內的電芯轉動；

振動件，用于帶動加壓加熱區(qū)域內的電芯振動。

在本發(fā)明的一較佳實施例中，加熱壓板和/或加熱固定板靠近電芯一側設置有壓力傳感器、溫度傳感器。

在本發(fā)明的一較佳實施例中，加熱壓板、加熱固定板之間設置有多個彈簧，彈簧上下兩端分別與加熱壓板、加熱固定板連接，加熱壓板上螺紋連接有多個調節(jié)螺栓且多個調節(jié)螺栓均與加熱固定板螺紋連接，加熱固定板一側設置有豎直布置的導向板，加熱壓板一側設置有導向塊，導向板頂端貫穿導向塊并與導向塊滑動配合。