一种含锂负极片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含锂负极片，包括：含锂的金属带、金属箔和集流极耳，所述金属箔和含锂金属带的尺寸相配合使用，所述含锂金属带为上下两层，金属箔夹在上下两层含锂金属带之间，通过压合设备压合，含锂金属带和金属箔压合在一起，形成紧密结合体，所述金属箔具有表面粗糙的特性。本发明专利技术提供的含锂负极片采用了特殊的结构设计和创新的实现方法，获得的极片具有厚度平整、集流和散热效果好、锂带与集流体结合力强等优点，可用于大规模自动化电池生产，非常适合高能量密度电池体系应用，如锂硫电池、全固态锂离子电池、不同体系锂原电池等；提供的极片制备方法简单、可操作性强，适合用于大规模批量生产。

Lithium negative plate and preparation method thereof

The invention discloses a lithium anode plate, including lithium containing metal strip, metal foil and collecting the lug, wherein the metal foil and lithium metal strip size matched, the lithium metal strip into two layers, the metal foil is sandwiched between two layers containing lithium the metal belt, by pressing the pressing equipment, including lithium metal band and metal foil laminated together to form the tight combination body, wherein the metal foil has characteristics of rough surface. Lithium containing cathode plate provided by the invention is designed using special structure design and innovation, the thickness of pole piece has the advantages of smooth and good radiating effect, and collecting the lithium tape with the collector strong bonding force, can be used for large-scale automated production, very suitable for application of high energy density batteries such as lithium sulfur system. All solid state batteries, lithium ion battery, different system of primary lithium battery; the pole piece preparation method is simple and practical, suitable for mass production.

【技术实现步骤摘要】
一种含锂负极片及其制备方法
本专利技术涉及锂电池组
，特别是涉及一种含锂负极片及其制备方法。
技术介绍
锂的电化当量高、性能活泼，采用金属锂作为电池负极，可获得高比能量，因为被广泛应用于锂二氧化锰、锂氟化碳、锂亚硫酰氯等锂一次电池以及锂硫、全固态锂离子电池等锂二次电池中。将金属锂片作为锂电池负极的使用过程中，有可能出现局部段金属锂消耗完，导致电流通路减少甚至阻断，电池后期无法正常放电、放电容量低等问题；在锂离子二次电池中，还可能导致局部无法再充电，电池循环性能快速衰减，甚至形成锂枝晶，出现安全问题。此外，金属锂材质软、机械强度差等缺点，导致采用金属锂片作为负极时电池制备的过程非常困难。针对这些问题的常规解决方法是提高锂含量，采用锂大量过量的方法来保证锂片的连贯和放电后期的集流，但这种做法的问题在于大量过量的金属锂存在安全问题，电池含锂量的增加则出现起火爆炸的威力也增大，同时过量的锂片也导致电池内有效空间的损失，电池体积比能量大大降低(金属锂的密度为0.534g/cm3，大大低于常规锂电池材料的压实密度，过量锂对厚度的影响大与对重量的影响)。针对金属锂机械强度差、质地软的一种解决方法是制成锂铝或锂锰合金，可提高金属的强度，提高其加工特性，但改善作用有限，尤其是要综合考虑厚度和机械强度，该方法在自动生产线(尤其是自动卷绕机)上应用难度很大。针对金属锂集流的问题，在专利《复合型金属锂带》200620152212(陈强等)中给出的一种解决方法是在金属锂带上镶嵌起电流收集通道作用的一条或多条金属导电丝或金属带，采用该方法的弊端是集流保证的范围比较小，即可靠度比较低，且一般金属条的厚度在0.05-0.1mm左右，在锂带中加入导电条，会导致局部凸起，使极片不平，从而导致电池不平整，在追求高能量密度的电池中无法应用，且这种方法提供的极片机械强度没有得到有效提高，同样无法实现自动化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种含锂负极片及其制备方法，以解决上述现有技术中的问题。为实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种含锂负极片，包括：含锂的金属带、金属箔和集流极耳，所述金属箔和含锂金属带的尺寸相配合使用，所述含锂金属带为上下两层，金属箔夹在上下两层含锂金属带之间，通过压合设备压合，含锂金属带和金属箔压合在一起，形成紧密结合体，所述金属箔具有表面粗糙的特性。其中，所述金属箔与含锂金属带的宽度相同，金属箔的长度比含锂金属带的长度长。其中，所述金属箔为表面粗糙结构，比表面积大；所述粗糙结构微观形貌为微粒、凸起或沟壑，纹理为多方向、同心圆或放射状、无序状；所述金属箔的粗糙度Ra为0.1-1.6μm，Rz为0.1-10μm。其中，所述金属箔的材质为铜、镍或银、金、含有以上金属的合金。其中，所述金属箔的厚度为6μm-50μm。其中，所述金属箔为密度均匀的连续体和具有平面孔洞的打孔材料。其中，所述含锂的金属带为纯金属锂或含锂合金。其中，所述集流极耳为与所述金属箔一体结构的，或者，与所述金属箔焊接在一起的金属片。还提供了一种含锂负极片的制备方法，步骤S1、含锂金属带裁切：将含锂金属带裁切成一定宽度，必要时裁切成一定的长度；步骤S2、金属箔裁切：将作为集流体的金属箔剪切成一定宽度，必要时裁切成一定的长度，必要时引入极耳；步骤S3、极片压合：采用压合方式，以两层含锂金属带中间夹一层金属箔的三明治结构进行极片准备，将准备后的含锂金属片和金属箔压合在一起，形成紧密结合体；步骤S4、极片再处理：根据要求裁切成一定尺寸，若步骤S2中未引入极耳，则焊接金属带作为极片集流的极耳。其中，在步骤S3中，对极片压合之前，还包括将准备好的极片上下分别用聚丙烯膜进行包裹的步骤。与现有技术相比较，本专利技术提供的含锂负极片采用了特殊的结构设计和创新的实现方法，获得的极片具有厚度平整、集流和散热效果好、锂带与集流体结合力强等优点，可用于大规模自动化电池生产，非常适合高能量密度电池体系应用，如锂硫电池、全固态锂离子电池、不同体系锂原电池等；提供的极片制备方法简单、可操作性强，适合用于大规模批量生产。附图说明图1为本专利技术所述含锂负极片制作流程示意图；图2为本专利技术实施例1提供的一种含锂负极片的结构及制备流程示意图；图3为本专利技术实施例2提供的一种含锂负极片的结构及制备流程示意图；图4为本专利技术对比例2提供的一种含锂负极片的结构及制备流程示意图；图中，1金属箔，2含锂金属带，3集流极耳。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。应当说明的是，本申请中所述的“连接”和用于表达“连接”的词语，如“相连接”、“相连”等，既包括某一部件与另一部件直接连接，也包括某一部件通过其他部件与另一部件相连接。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图2-图4所示，本专利技术提供了一种含锂负极片，包括：含锂的金属带2、金属箔1和集流极耳3，所述金属箔1和含锂金属带2的尺寸相配合使用，所述含锂金属带2为上下两层，金属箔1夹在上下两层含锂金属带2之间，通过压合设备压合，含锂金属带2和金属箔1压合在一起，形成紧密结合体，所述金属箔1具有表面粗糙的特性。所述金属箔1和含锂金属带2的尺寸近似相同；在优选的实施例中，金属箔1与含锂金属带2的宽度相同，金属箔1的长度比含锂金属带2的长度长。所述金属箔1为表面粗糙结构，比表面积大；所述粗糙结构微观形貌包括微粒、凸起、沟壑等，纹理包括多方向、同心圆、放射状、无序状等等；所述金属箔1的粗糙度Ra为0.1-1.6μm，Rz为0.1-10μm。所述金属箔1其材质可以为铜、镍、银、金，以及含有以上金属的合金等，厚度为6μm-50μm，所述金属箔1为密度均匀的连续体和具有平面孔洞的打孔材料。所述含锂金属带2为纯金属锂或含锂合金，如锂铝合金、锂镁合金等。所述集流极耳3可以是与所述金属箔1为一体的，也可以是另外引入的金属片；所述金属片材质为铜、镍、铜镍复合材料、含银合金等。如图1-4所示，本专利技术提供了一种上述含锂负极片的制备方法，以下结合附图以及实施例对制备方法进行说明：实施例1：如图2所示，本实施例所述含锂负极片采用以下方法制备而成：(1)锂带裁切：将0.05mm厚的锂带裁切成60mm宽*1000mm长。(2)金属箔裁切：将金属铜箔裁切成62mm宽*1050mm长，铜箔的机械厚度为15μm，铜箔两面均进行氧化粗化处理，粗化后铜箔的比表面积增大100倍左右，表面微观结构为微粒凸起，粗糙度Ra约为1.4μm，Rz约为4.5。(3)极片压合：采用平面压合设备，上下压合平板的有效尺寸为150mm*200mm，设置设备压力为0.5MPa；以两层锂中间夹一层铜箔的三明治结构进行极片准备，并将准备好的极片上下分别用聚丙烯膜进行包裹(防止锂片与压板粘连)；将三明治结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含锂负极片，其特征在于，包括：含锂的金属带、金属箔和集流极耳，所述金属箔和含锂金属带的尺寸相配合使用，所述含锂金属带为上下两层，金属箔夹在上下两层含锂金属带之间，通过压合设备压合，含锂金属带和金属箔压合在一起，形成紧密结合体，所述金属箔具有表面粗糙的特性。

【技术特征摘要】
1.一种含锂负极片，其特征在于，包括：含锂的金属带、金属箔和集流极耳，所述金属箔和含锂金属带的尺寸相配合使用，所述含锂金属带为上下两层，金属箔夹在上下两层含锂金属带之间，通过压合设备压合，含锂金属带和金属箔压合在一起，形成紧密结合体，所述金属箔具有表面粗糙的特性。2.根据权利要求1所述的一种含锂负极片，其特征在于，所述金属箔与含锂金属带的宽度相同，金属箔的长度比含锂金属带的长度长。3.根据权利要求1或2所述的一种含锂负极片，其特征在于，所述金属箔为表面粗糙结构，比表面积大；所述粗糙结构微观形貌为微粒、凸起或沟壑，纹理为多方向、同心圆或放射状、无序状；所述金属箔的粗糙度Ra为0.1-1.6μm，Rz为0.1-10μm。4.根据权利要求1所述的一种含锂负极片，其特征在于，所述金属箔的材质为铜、镍或银、金、含有以上金属的合金。5.根据权利要求1所述的一种含锂负极片，其特征在于，所述金属箔的厚度为6μm-50μm。6.根据权利要求1所述的一种含锂负极片，其特征在于，所述金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳晓霞，杜建平，段征，王玉龙，冯辉，
申请(专利权)人：天津力神电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12