一种补锂正极极片及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种补锂正极极片及其制备方法，所述补锂正极极片包括极片以及包覆于极片外侧的补锂涂层，所述补锂涂层含有锂金属粉末、导电炭以及陶瓷粉末和/或无机盐粉末。所述制备方法为：在保护气氛下将锂金属粉末，以及陶瓷粉末和/或无机盐粉末混合得到混合粉末，将混合粉末与粘结剂以及有机溶剂混合，得到浆料，将所述浆料涂覆到负极极片表面得到所述补锂正极极片。所述补锂方法高效、操作简单，对设备要求低，且可以对补锂量进行精确控制。

【技术实现步骤摘要】
一种补锂正极极片及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池正极极片，尤其涉及一种补锂正极极片。
技术介绍
随着电动汽车的普及以及对电动汽车续航里程需求的提高，高能量密度的动力锂离子电芯受到广泛关注。锂离子电池在首次充电过程中，由于负极极片表面会形成固体电解质膜(SEI膜)，会消耗一部分从正极迁移过来的锂离子，尤其是当负极选用含有Si的Si-C负极材料时，消耗的锂离子更多。这就造成电池中的锂离子受到较大损失，从而影响了锂离子电池的容量，同时也会对锂离子电池的使用寿命造成明显影响。为了消除锂离子电池在首次充电过程中由于锂离子损失造成的负面影响，一种方法是在电池生产过程中提前在电池中加入一些锂，从而抵消掉电池首次充电过程中消耗掉的锂；另一种方法是将负极首先预锂化，提前让负极表面的SEI膜形成，从而避免电池在首次充电过程中消耗锂离子；预锂化较难真正在量产中使用，原因是预锂化过程目前没有成熟的设备，同时预锂化后的极片不容易保存，同时也存在一定的安全隐患；CN106410120A公开了一种向锂离子电池极片补锂的方法，其包括以下步骤：步骤一、制备具有核壳结构的锂胶粒，壳层材料为橡胶和/或树脂，核层材料为金属锂，金属锂包覆于壳层材料的内部形成锂胶粒；步骤二、将步骤一的锂胶粒与电极活性材料混合制成电极活性浆料，然后将混合后的电极活性浆料均匀涂覆于集流体的表面并烘干。CN102916164A的中国专利公开了一种在锂离子电池正极中补锂的方法，该方法将锂金属溶于有机溶液中，然后再喷涂到正极极片上。该方法虽然可以实现补锂的目的，但是由于锂离子密度低，难以在有机溶液中均匀分散，同时由于锂金属活性很高，很容易被有机溶液中的水分氧化，所以实际补锂效果不佳，同时存在较高的安全风险。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种补锂正极极片及其制备方法，所述补锂方法高效、操作简单，对设备要求低，且可以对补锂量进行精确控制。为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术目的之一在于提供一种补锂正极极片，所述补锂正极极片包括极片以及包覆于极片外侧的补锂涂层，所述补锂涂层含有锂金属粉末，以及陶瓷粉末和/或无机盐粉末。作为本专利技术优选的技术方案，当所述补锂涂层含有所述陶瓷粉末时，所述陶瓷粉末包括金属氧化物陶瓷粉末和/或金属氮化物陶瓷粉末。优选地，当所述陶瓷粉末包括所述金属氧化物陶瓷粉末时，所述金属氧化物陶瓷粉末包括三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锆、二氧化锡、氧化锌、氧化钙或氧化镁中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：三氧化二铝和二氧化钛的组合、二氧化钛和二氧化锆的组合、二氧化锆和二氧化锡的组合、二氧化锡和氧化锌的组合、氧化锌和氧化钙的组合、氧化钙和氧化镁的组合或三氧化二铝、二氧化钛和二氧化锆的组合等。优选地，当所述陶瓷粉末包括所述金属氮化物陶瓷粉末时，所述金属氮化物陶瓷粉末包括氮化铝和/或氮化镁。作为本专利技术优选的技术方案，当所述补锂涂层含有所述无机盐粉末时，所述无机盐粉末包括碳酸钙、碳酸钡、硫酸钡或钛酸钡中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：碳酸钙和碳酸钡的组合、碳酸钡和硫酸钡的组合、硫酸别和钛酸钡的组合、钛酸钡和碳酸钙的组合或碳酸钙、碳酸钡和硫酸钡的组合等。本专利技术中，陶瓷粉末和/或无机盐粉末会包覆在金属锂粉表面，起到防止金属锂粉被氧化的作用，同时，锂粉包覆陶瓷粉末和/或无机盐粉末后，在浆料中的分散效果会得到明显改善。使用本专利技术提供的补锂正极极片制作的电池，在最开始的几个(10个以内)循环后，补充的金属锂会全部被消耗完毕，留下曾经包覆锂粉的陶瓷粉末和/或无机盐粉末以及少量导电炭与粘结剂。这些残留的陶瓷粉末和/或无机盐粉末在可以一定程度起到改善极片层间电解液保液能力的作用，从而一定程度上改善电芯的性能。作为本专利技术优选的技术方案，所述锂金属粉末的粒径为1～200μm，如1μm、2μm、5μm、10μm、20μm、50μm、80μm、100μm、120μm、150μm、180μm或200μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，当所述补锂涂层含有所述陶瓷粉末和所述无机盐粉末时，所述陶瓷粉末以及无机盐粉末的粒径分别独立地为10～500nm，如10nm、20nm、50nm、80nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm或500nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术目的之二在于提供一种上述补锂正极极片的制备方法，所述制备方法为：在保护气氛下将锂金属粉末，以及陶瓷粉末和/或无机盐粉末、导电炭粉末混合得到混合粉末，将混合粉末与粘结剂以及有机溶剂混合，得到浆料，将所述浆料涂覆到正极极片表面得到所述补锂正极极片。作为本专利技术优选的技术方案，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯或改性丁苯橡胶中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：偏氟乙烯和聚乙烯醇的组合、聚乙烯醇和聚四氟乙烯的组合、聚四氟乙烯和聚丙烯的组合、聚丙烯和聚乙烯的组合、聚乙烯和改性丁苯橡胶的组合或聚偏氟乙烯、聚乙烯醇和聚四氟乙烯的组合等，优选为聚偏氟乙烯。优选地，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。作为本专利技术优选的技术方案，所述浆料的固含量为5～80％，优选为10～50％，进一步优选为20～30％，如5％、10％、15％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述锂金属粉末占所述浆料中固体的20～90wt％，优选为30～80wt％，进一步优选为50～80wt％，如20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％或90wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述粘结剂占所述浆料中固体的1～10wt％，如1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述浆料含有导电炭，导电炭可以为炭黑、石墨、碳纳米管、石墨烯中的一种或者多种。优选地，所述导电炭占所述浆料中固体的0.1～2wt％，如0.1wt％、0.2wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％或2wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述涂覆方法包括喷涂、转移涂布、凹版印刷或挤压涂布中的任意一种。优选地，所述保护气氛包括氩气和/或氮气。本专利技术中，所述制备方法可通过控制浆料中的固含量以及浆料的涂覆量来精确控制补锂量。补锂量可通过理论计算来确定，在确定补锂量后，可根据实际设备的工艺能力使用调节补锂浆料固含量的方法，或者调节涂布量的方法，亦或者同时启用上述两种方法来精确控制补锂量。当生产线生产另一批次的补锂正极极片时，如果补锂量发生改变，在不改变涂覆浆料成分的情况下，可调节涂覆机器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种补锂正极极片，其特征在于，所述补锂正极极片包括极片以及包覆于所述极片外侧的补锂涂层，所述补锂涂层含有锂金属粉末、导电炭以及陶瓷粉末和/或无机盐粉末。

【技术特征摘要】
1.一种补锂正极极片，其特征在于，所述补锂正极极片包括极片以及包覆于所述极片外侧的补锂涂层，所述补锂涂层含有锂金属粉末、导电炭以及陶瓷粉末和/或无机盐粉末。2.根据权利要求1所述的补锂正极极片，其特征在于，当所述补锂涂层含有所述陶瓷粉末时，所述陶瓷粉末包括金属氧化物陶瓷粉末和/或金属氮化物陶瓷粉末；优选地，当所述陶瓷粉末包括所述金属氧化物陶瓷粉末时，所述金属氧化物陶瓷粉末包括三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锆、二氧化锡、氧化锌、氧化钙或氧化镁中的任意一种或至少两种的组合；优选地，当所述陶瓷粉末包括所述金属氮化物陶瓷粉末时，所述金属氮化物陶瓷粉末包括氮化铝和/或氮化镁。3.根据权利要求1或2所述的补锂正极极片，其特征在于，当所述补锂涂层含有所述无机盐粉末时，所述无机盐粉末包括碳酸钙、碳酸钡、硫酸钡或钛酸钡中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1-3任一项所述的补锂正极极片，其特征在于，所述锂金属粉末的粒径为1～200μm。5.根据权利要求1-4任一项所述的补锂正极极片，其特征在于，当所述补锂涂层含有所述陶瓷粉末和所述无机盐粉末时，所述陶瓷粉末以及所述无机盐粉末的粒径分别独立地为10～500nm。6.一种权利要求1-5任一项所述的补锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汭，於洪将，邹武元，姜斌，
申请(专利权)人：东莞塔菲尔新能源科技有限公司，江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司，深圳塔菲尔新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44