[發明專利]一種均勻且可控的預鋰極片制備方法

在審

• 申請號: 202310056437.6
• 申請日: 2023-01-18
• 公開（公告）號: CN116053422A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 王可;請求不公布姓名
• 申請（專利權）人: 天目湖先進儲能技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/1395
• 分類號: H01M4/1395;H01M4/04;H01M4/38;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 天津知川知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 12249
• 代理人: 李莎

本發明公開了一種均勻且可控的預鋰極片制備方法，所述制備方法包括，惰性環境下，將第二次輥壓后的具有親鋰涂層的極片浸潤到熔融的液態金屬鋰中，然后進行表面擠壓，第三次固化。本發明的方法可將熔融的金屬鋰通過浸潤的方式均勻的嵌入極片上的親鋰涂層中，通過控制親鋰涂層的厚度、涂布時漿料固含量、第二次輥壓的壓力以及浸潤時間，實現精準預鋰量的控制；本發明較傳統的預鋰方式，更容易實現均勻且精準控制的預鋰，并且更有利于提高電池的首圈放電容量，進而提升鋰離子電池的能量密度。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種均勻且可控的預鋰極片制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于能量密度高、循環壽命長、無記憶效應等優點，目前已經成為最重要的電化學器件之一，廣泛應用于電動汽車領域、消費電子領域、儲能領域等。隨著材料、制造工藝、產品設計等的不斷優化，鋰電池的能量密度也越來越高，在消費電子及電動汽車等領域的使用體驗感越來越好。為了使鋰電池具有更加廣闊的應用市場及更好的用戶體驗，更高的能量密度是所有鋰電行業從業人員不斷努力追求的。

目前提升鋰電池能量密度的最重要的方式之一是預鋰。在鋰離子電池首次充電過程中，有機電解液會在負極表面還原分解，形成固體電解質相界面(SEI)膜，永久地消耗大量來自正極的鋰，造成首次循環的庫侖效率(ICE)偏低，降低了鋰離子電池的容量和能量密度。石墨材料作為負極材料，在首次循環中會造成5％-10％的不可逆鋰損耗，而對于高容量負極材料硅，在首次循環中會造成15％-35％的不可逆鋰損耗，為了解決這個問題，人們研究了預鋰化技術。通過預鋰化對電極材料進行補鋰，抵消形成SEI膜造成的不可逆鋰損耗，以提高電池的首效，進而提升電池的能量密度。

目前，負極預鋰化的方法主要包括金屬鋰預鋰、電化學法預鋰、有機鋰化合物預鋰等。現有技術負極金屬鋰預鋰目前最主要的方式是鋰片預鋰和鋰粉預鋰，但是鋰片無法做到又薄又均勻且誤差量小，導致使用鋰片預鋰無法進行精確控制，并且預鋰不均勻；鋰粉預鋰因為鋰粉的活性太高導致實施過程中風險性較高，而且也無法實現很好的預鋰均勻性。電化學法預鋰過程比較復雜，增加電池制造的工藝流程和成本。有機鋰化合物預鋰可能會引入了其他不提供容量的元素，從而對提升鋰電池的能量密度產生一些不利的影響。

發明內容

本發明針對現有技術中的問題，公開了一種均勻且可控的預鋰極片制備方法，該方法能實現將熔融狀態的液態金屬鋰浸潤至負極極片的親鋰涂層中，從而實現負極極片上預鋰的均勻性，并且可以控制親鋰涂層的厚度、涂布漿料的固含量、輥壓壓力、浸潤時間等因素來實現需要的嵌鋰量的精確控制，并且較其他方法，更為顯著的提升鋰離子電池在首圈循環中的庫倫效率，進而提升鋰離子電池的能量密度。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供的一種均勻且可控的預鋰極片制備方法，所述制備方法包括：惰性環境下，將第二次輥壓后的具有親鋰涂層的極片浸潤到熔融的液態金屬鋰中，然后進行表面擠壓，第三次固化。

本發明的上述設計：通過對具有親鋰涂層的極片進行第二次輥壓，可以增強親鋰涂層與活性物質層的粘結強度，但是第二次輥壓隨著輥壓壓力的增大會使親鋰涂層的載鋰能力下降，所以可以根據實際的涂層情況，給與親鋰涂層0噸-5噸的壓力，可以使的親鋰涂層具有一定的載鋰能力的基礎上增強親鋰涂層與活性物質層的粘結強度；然后將具有親鋰涂層的極片浸潤到熔融的液態金屬鋰中使熔融金屬鋰均勻地浸潤到親鋰涂層中，通過表面擠壓、第三次固化，在表面擠壓過程中，不僅有利于去除親鋰涂層表面吸附的熔融金屬鋰，還有利于金屬鋰更穩定存在于親鋰涂層中；此外，可以控制親鋰涂層的厚度、涂布漿料的固含量、第二次輥壓的壓力、浸潤時間等因素來實現需要的嵌鋰量的精確控制。