[發明專利]一種集成式電芯預鋰化裝置及方法

在審

• 申請號: 202310080129.7
• 申請日: 2023-01-29
• 公開（公告）號: CN116053607A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 孫兆勇;陳強;孔德鈺;郇慶娜;王維宙;齊大志
• 申請（專利權）人: 天津中能鋰業有限公司
• 主分類號: H01M10/0587
• 分類號: H01M10/0587;H01M10/052;H01M50/627;H01M50/505
• 代理公司: 北京市創世宏景專利商標代理有限責任公司 11493
• 代理人: 崔永華

本發明提供了一種集成式電芯預鋰化裝置及方法，其通過電化學方法，使用鋰源半電極對圓柱電芯進行批量預鋰化。預鋰化裝置包括預鋰化工作箱和外部電源，其中預鋰化工作箱包括箱體；設置在箱體內的電芯固定元件，鋰源半電極；以及設置在箱體上的負極匯流柱和鋰源匯流柱，還包括注液口、排液口，整個工作箱內部處于惰性氣氛保護或者真空環境中。通過電路將圓柱電芯負極與鋰源半電極與外電源相連接，在外電源作用下，提供電化學補鋰。本發明的預鋰化裝置操作簡單易行，可進行批量預鋰化。相較于傳統預鋰化，通過本發明預鋰化裝置的電化學預鋰化，負極預鋰化的一致性與均勻性好，預鋰化效果好，對鋰源要求低。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，特別涉及一種集成電芯預鋰化裝置及方法。

背景技術

隨著社會的發展，電化學儲能器件應用越來越得到廣泛的關注。受材料水平所限，電化學儲能器件的電芯的首效偏低的情況逐漸顯現出來，開發一種補充首效低的技術迫在眉睫。預鋰化技術的出現就解決了這個問題，目前主要的補鋰手段是正極補鋰、負極補鋰，化學補鋰和電化學補鋰。其中，正極補鋰主要使用過鋰化合物作為添加劑，不過這些物質的加入會進入無效成分，降低能量密度。負極補鋰主要是鋰粉補鋰和超薄鋰箔補鋰，鋰份粒徑大(D50≥40微米)，屬于涉爆粉塵，危害性高，鋰箔補鋰對超薄鋰箔工藝要求高，一般企業難以生產。化學補鋰則無法大規模補鋰。因此，需要開發一種可以大規模、簡單化的補鋰方法。

發明內容

本發明提供一種簡單有效的批量預鋰化的裝置和方法，可以有效解決目前產業預鋰化過程中存在的缺點。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現。

本發明的一個方面提供一種預鋰化裝置，其包括預鋰化工作箱和外部電源，

其中，預鋰化工作箱包括：

箱體；

設置在箱體內的電芯固定元件，鋰源半電極；以及

設置在箱體上的負極匯流柱和鋰源匯流柱，

其中電芯固定元件包括用于固定多個電芯的多個電芯固定環，和用于固定鋰源半電極的固定圓環或方環，

外部電源的正極與負極匯流柱連接，電源的負極與鋰源匯流柱連接，

負極匯流柱用于通過負極匯流排與多個電芯的負極連通，鋰源匯流柱用于與鋰源半電極連通。

本發明的預鋰化裝置尤其適用于圓柱電芯的預鋰化，可以實現同時對多個電芯進行預鋰化，電芯的數量取決于預鋰化工作箱的大小，而預鋰化工作箱成本低廉，可以根據實際需要進行擴大。

可選地，所述電芯為卷繞式圓柱電芯，其負極側進行旋壓整形并焊接負極集流體和極柱。所述電芯優選為18650、21700、46800電芯。

可選地，所述電芯固定元件為固定于箱體內的板狀元件，所述板狀元件具有多個在厚度方向貫穿板狀元件的圓環或方環，以允許放置多個電芯和鋰源半電極。

可選地，所述鋰源半電極由金屬鋰棒或金屬鋰塊和集流體組成，金屬鋰純度達到99.99％以上。

可選地，所述箱體底部還具有用于插入鋰源半電極的底槽。

可選地，所述預鋰化工作箱還包括注液口、排液口和液位傳感器。

可選地，所述預鋰化裝置還包括儲液裝置，所述儲液裝置用于為預鋰化工作箱提供電解液。

可選地，所述集成電芯預鋰化裝置還包括環境控制裝置，為所述箱體內部提供真空環境或者惰性氣氛保護環境。

可選地，所述環境控制裝置為抽真空裝置或氣體置換裝置，可以為箱體提供真空環境或惰性氣體環境；所述惰性氣體環境優選氬氣環境。