本发明专利技术公开了一种锂离子电池富锂工艺及使用该工艺制备的锂离子电池，所述富锂工艺的步骤为：在低于EC熔点的温度下，将锂粉与EC粉末在干粉状态下预混均匀，然后再升温到高于EC熔点的温度，以使EC粉末溶剂化，从而得到锂粉均匀分散在EC溶剂中的锂粉浆料；将制得的锂粉浆料涂覆在锂离子电池正极片、负极片、隔离膜中的至少一种上，然后冷却至低于EC熔点的温度，得到表层为富锂层的正极片、负极片和/或隔离膜。与现有技术相比，本发明专利技术的富锂工艺不仅具有制备方法简单、分散效果均匀、分散过程对锂粉表层保护膜无破坏的优点，而且富锂层涂覆后无需烘干，有效地避免了锂粉在高温烘烤过程中的氧化和漂浮到空气中。
【技术实现步骤摘要】
锂离子电池富锂工艺及使用该工艺制备的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池领域，更具体地说，本专利技术涉及一种锂离子电池富锂工艺 及使用该工艺制备的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池大规模商用化以来，凭借其能量密度高、功率密度高等优点，已在便携 式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到了普遍应用。然而，随着消费类电子产品设计 的不断更新和集成功能的逐渐增多，其对电池能量密度和性能的提升要求也越来越高。 为了提高锂离子电池的能量密度，一个重要的方向就是采用高克容量的负极材 料，如硅碳负极、合金负极等。然而，这些高克容量的负极材料都存在首次效率比较低的问 题，如果不能通过富锂的方法将其首次效率提升上来，锂离子电池的能量密度就得不到明 显地实际提升。 尽管富锂是提升锂离子电池首次效率的有效手段，但目前的工艺手段都存在诸多 问题，需要进一步改善，例如：1)有人提出将锂金属、负极材料和非水液体混合形成浆料， 再将浆料涂覆到集流体上并干燥浆液，从而实现富锂的目的；但是，以这种工艺制备的极片 中的锂粉被负极活性材料吸收后，会在极片中原锂粉位置留下孔洞而导致极片中颗粒之间 的接触阻抗恶化；2)有人提出通过振动和电场作用，将锂粉从过滤网中滤过后洒到极片表 面形成富锂层；该方法具有工艺简单、无需制备浆料的优点，但是其生产效率比较低，而且 实际操作过程中极片宽度方向存在锂粉洒落不均匀的问题，另外还因易于造成锂粉漂浮而 形成很大的安全隐患；3)也有人提出通过在负极片表层覆盖一层锂片的方式进行富锂，但 是由于目前可用锂片的厚度都远远超过负极片需求的富锂量，因此多余的锂会在电池里面 造成很大的安全隐患，而且会增加电池的厚度；4)还有人提出采用真空蒸镀的方法在极片 表面沉积一层锂金属层进行富锂，但是该方法需要在高真空的环境下进行，而且具有效率 低下、整体工艺成本昂贵的缺点；5)又有人提出将锂粉加入NMP等溶剂中制备得到锂粉浆 料，然后将锂粉浆料涂覆到极片或者隔离膜上，再加热干燥使溶剂挥发而得到富锂层；该工 艺的问题之一在于锂粉很轻、容易上浮，直接加入到溶剂中很难分散均匀，若要分散均匀就 必须采用高强度搅拌或者捏合搅拌方式，但这两种搅拌方式都容易对锂粉表面的保护层造 成破坏；该工艺的问题之二在于溶剂的去除需要加热干燥，而加热干燥容易导致锂粉快速 氧化，而且由于EC、PC类溶剂的加热干燥温度需要达到200°C以上，因此还会对隔离膜和极 片的性能造成一定程度的损伤；6)有人通过将锂粉浆料在50°C氮气保护下进行干燥来解 决方法5)中存在的问题，这确实能够避免高温干燥对锂粉、极片、隔离膜的损伤，但是又带 来了另外两个问题：一是氮气本身会和锂发生反应；二是氮气作为干燥气氛，会在氮气消 耗和配套设备方面带来较大的成本增加。 有鉴于此，确有必要提供一种能够克服上述各种技术问题的锂离子电池富锂工 艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种安全、高效、高品质、低成本、环境友好、同时还能提 高电芯安全性的锂离子电池富锂工艺，并提供使用上述工艺制备的锂离子电池。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种锂离子电池富锂工艺，其包括以下步 骤： 1)在低于EC熔点的温度下，将锂粉与EC粉末在干粉状态下预混均匀，然后再升温 到高于EC熔点的温度，以使EC粉末溶剂化，从而得到锂粉均匀分散在EC溶剂中的锂粉浆 料； 2)将制得的锂粉浆料涂覆在锂离子电池正极片、负极片、隔离膜中的至少一种上， 然后冷却至低于EC熔点的温度，得到表层为富锂层的正极片、负极片和/或隔离膜； 3)使用上述富锂处理过的正极片、负极片和/或隔离膜制备锂离子电池。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点： 首先，本专利技术步骤1)利用了EC在室温下为固态、在39°C以上为液态的特殊性质， 先将锂粉与EC粉末在固体状态下混合均匀，然后才升温到39°C以上，使EC粉末熔化为EC 溶液。因为两种粉末已经在干混状态下混合均匀，所以EC溶剂化后，锂粉就会以一种分散 均匀的形式存在于EC溶剂中。相比之下，现有技术中锂粉浆料的制备工艺都是将锂粉直接 加入到EC等溶剂中，因为锂金属的密度只有0. 534g/cm3,所以锂粉很容易上浮，需要采用强 力搅拌或者捏合方式才能确保锂粉均匀分散到EC等溶剂中，但强力搅拌或者捏合方式都 很容易破坏锂粉表面的保护层；而本专利技术只需要一些柔和的搅拌方式即可将锂粉和EC粉 末混合均匀，因此对锂粉表层的保护层基本上没有损伤。 其次，因为溶剂EC本身就是电解液的溶剂之一，因此本专利技术步骤2)制备富锂层后 无需去除锂粉浆料中的溶剂EC，涂覆系统也就无需配备溶剂回收系统，从而简化了生产工 艺，降低了生产成本； 再者，因为溶剂EC冷却下来后本身就是固态形式，因此在本专利技术步骤2)的涂覆过 程后无需加热干燥，涂覆系统也就无需配备烘箱加热系统，从而进一步简化了工艺并降低 了生产成本。 作为本专利技术锂离子电池富锂工艺的一种改进，在步骤2)中，所述锂粉浆料的涂覆 温度控制在39°C?80°C，优选范围为40°C?60°C。这是因为温度太高会导致锂粉的氧化 速率加快，温度太低又会因EC固化而导致无法涂布。 作为本专利技术锂离子电池富锂工艺的一种改进，所述锂粉浆料中锂粉所占质量百分 比为20 %?80 %之间，优选范围为40 %?60 %。这是因为锂粉浆料固含量太低会使涂覆 得到的富锂层中EC含量太多，锂粉浆料固含量太高又会导致浆料流动性差，不利于浆料涂 布。 作为本专利技术锂离子电池富锂工艺的一种改进，所述锂粉浆料中还包括陶瓷粉末， 陶瓷粉末优选为在锂粉与EC粉末预混时加入，但是也可以在EC粉末溶剂化后加入。加入 陶瓷粉末的目的是为了提高电芯的安全性：富锂层中锂粉转化为锂离子并嵌入到负极活性 物质中去后，富锂层中的陶瓷颗粒可以在正极片、负极片或隔离膜上起到与陶瓷涂层相同 的安全保护作用。因此，引入陶瓷颗粒的锂粉浆料，即可以起到富锂作用，也可以达到提高 电芯安全性能的功效；而现有公开的富锂工艺和陶瓷工艺都只具有单一的功效，无法同时 起到富锂和安全保护的双重作用。 作为本专利技术锂离子电池富锂工艺的一种改进，所述陶瓷粉末为A1203、Ti〇2、Si02、 MgO、BeO、Y203、Zr02、Al(OH)3、Mg(OH)2、Ti(OH) 4、Si3N4、BN、AlPO4 中的至少一种。 作为本专利技术锂离子电池富锂工艺的一种改进，所述锂粉浆料中陶瓷粉末的颗粒粒 径D50在0. 01μm?5μm之间，优选范围为0. 2μm?1μm。这是因为陶瓷颗粒太小会使制 备难度加大，陶瓷颗粒太大又会导致富锂层中锂粉溶解后所剩下的陶瓷颗粒层厚度超厚。 作为本专利技术锂离子电池富锂工艺的一种改进，所述锂粉浆料中陶瓷粉末的质量百 分比为10%?75%，优选范围为25%?50%。这是因为陶瓷粉末所占百分比太少会使富 锂层脱锂后所剩下的陶瓷颗粒不足以形成连续的陶瓷保护层，陶瓷粉末所占百分比太多则 会使富锂层中锂粉含量太少而导致富锂效率降低。 作为本专利技术锂离子电池富锂工艺的一种改进，所述锂粉浆料中还包括高分子粘结 剂粉末，高分子粘结剂粉末优选为在锂粉与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池富锂工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)在低于EC熔点的温度下，将锂粉与EC粉末在干粉状态下预混均匀，然后再升温到高于EC熔点的温度，以使EC粉末溶剂化，从而得到锂粉均匀分散在EC溶剂中的锂粉浆料；2)将制得的锂粉浆料涂覆在锂离子电池正极片、负极片、隔离膜中的至少一种上，然后冷却至低于EC熔点的温度，得到表层为富锂层的正极片、负极片和/或隔离膜；3)使用上述富锂处理过的正极片、负极片和/或隔离膜制备锂离子电池。
【技术特征摘要】
1. 一种锂离子电池富锂工艺，其特征在于，包括以下步骤： 1) 在低于EC熔点的温度下，将锂粉与EC粉末在干粉状态下预混均匀，然后再升温到高 于EC熔点的温度，以使EC粉末溶剂化，从而得到锂粉均匀分散在EC溶剂中的锂粉浆料； 2) 将制得的锂粉浆料涂覆在锂离子电池正极片、负极片、隔离膜中的至少一种上，然后 冷却至低于EC熔点的温度，得到表层为富锂层的正极片、负极片和/或隔离膜； 3) 使用上述富锂处理过的正极片、负极片和/或隔离膜制备锂离子电池。2. 根据权利要求1所述的锂离子电池富锂工艺，其特征在于，在步骤2)中，所述锂粉浆 料的涂覆温度控制在39°C?80°C，优选范围为40°C?60°C。3. 根据权利要求1所述的锂离子电池富锂工艺，其特征在于，所述锂粉浆料中还包括 陶瓷粉末和高分子粘结剂粉末，陶瓷粉末和高分子粘结剂粉末在锂粉与EC粉末预混时加 入，或者在EC粉末溶剂化后加入。4. 根据权利要求1或3所述的锂离子电池富锂工艺，其特征在于，所述锂粉浆料中锂粉 所占质量百分比为20%?80%，优选范围为40%?60%。5. 根据权利要求3所述的锂离子电池富锂工艺，其特征在于，所述锂粉浆料中还包括 导电剂粉末，导电剂粉末在锂粉与EC粉末预混时加入，或者在EC粉末溶剂化后加入。6. 根据权利要求5所述的锂离子电池富锂工艺，其特征在于，所述锂粉浆料中锂粉所 占质量百分比为20 %?80 %，陶瓷粉末...
【专利技术属性】
技术研发人员：李白清，张盛武，陶兴华，张柏清，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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