一种锂离子电池负极材料补锂方法及电池的制备方法技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池负极材料补锂方法及电池的制备方法，包括以下步骤：S1，将负极浆料涂覆于负极集流体上，通过碾压制成负极片；S2，将S1中制好的负极片与表面经过钝化的锂带进行压合，得到预存锂源的复合负极片，其中，所述复合负极片中的预存锂源的容量为所述复合负极片总容量的10～40％，所述压合的压力为0.5～10Mpa。相比于现有技术，本发明专利技术将性质活泼的金属锂进行钝化稳定，通过折算锂提供的容量预算预存锂的重量，并通过控制压合的压力以使得负极片与锂带紧密复合，以确保在后续循环过程中有足够的锂源补充由于副反应以及SEI膜不断增长修复等所消耗掉的锂离子，从而提升电池的循环性能，提高电池的容量。

A method of lithium supplement for anode material of lithium ion battery and the preparation of the battery

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极材料补锂方法及电池的制备方法
本专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种锂离子电池负极材料补锂方法及电池的制备方法。
技术介绍
锂离子电池在消费品领域的应用逐渐趋于饱和，而在动力和储能电池领域正加速增长。在新能源汽车拉动下，动力锂电池装机量会逐步超过消费类市场，目前锂离子电池的需求重心正处于由消费类电池市场的小电池市场向电动交通工具或是储能的动力电池市场转移的发展阶段。对于动力和储能领域应用的锂离子电池，其电化学性能要求相比于消费电子类锂离子电池有着显著的差别，特别是对于循环性能和使用寿命的要求。在欧美储能市场对于锂离子电池使用寿命的要求至少10年到20年左右，因此在该领域应用，锂离子电池需要有超长的循环寿命和使用寿命。而影响锂离子电池容量衰减的主要因素有以下几个方面：温度、充放电倍率、循环充放电制度与深度、材料的稳定性、制成工艺以及电池设计。从电池材料角度讲又分为正极、负极、电解液、隔膜集流体以及其他辅助性材料，这些材料除了本身性质影响之外还存在相互之间的交叉影响，比如负极材料的种类与电解液体系的匹配性，使用含有硅元素的负极材料在电解液溶剂体系、添加剂以及锂盐方面与石墨负极是有显著差异的。总的来说，对于锂离子电池的容量衰减可以归纳为三种根本因素：1)可循环锂的损失；2)活性物质材料的损失或结构坍塌造成锂离子可嵌入或脱出的有效位置减少；3)活性物质之间的导电性缺失或与集流体的粘结性能变差导致极化增大而衰减。也因此，提高锂离子电池容量的方法之一是如何提高锂离子电池中的含锂量，维持锂源的稳定性。r>有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种锂离子电池负极材料补锂方法，通过在负极材料预储存足够的可循环锂源，以确保在后续循环过程中不断地通过预存锂源补充由于副反应以及SEI膜不断增长修复等所消耗掉的锂离子，从而提升电池的循环性能，提高电池的容量。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种锂离子电池负极材料补锂方法，包括以下步骤：S1，将负极浆料涂覆于负极集流体上，通过碾压制成负极片；S2，将S1中制好的负极片与表面经过钝化的锂带进行压合，得到预存锂源的复合负极片，其中，所述复合负极片中的预存锂源的容量为所述复合负极片总容量的10～40％，所述压合的压力为0.5～10MPa。本专利技术将钝化的锂带作为补锂材料，通过控制压合的压力使得锂带可以与负极片结合紧密，其中，预存锂源的重量可以通过折算锂提供的容量来控制，为负极片总体容量的10～40％。当负极的锂源足够充足时，在后续循环过程中，可以不断地通过预存锂源补充由于副反应以及SEI膜不断增长修复等所消耗掉的锂离子，从而提升电池的循环性能，提高电池的容量。优选的，S2步骤中，所述锂带表面包覆有氯化锂材料。表面经过钝化的锂带可为市面上可购买的锂带，也可在锂带的表面再包裹一层氯化锂材料，由于锂本身属于活泼金属，表面包裹一层钝化物不进可以起到保护锂的作用，且采用氯化锂作为保护层，当锂带与负极片复合之后，氯化锂易溶于各种有机溶剂，在化成或者后续的循环过程，由氯化锂包括的锂可以裸露出来用于补充消耗掉的锂离子，提高锂离子电池的循环性能。优选的，所述氯化锂材料的厚度为0.1～1.5mm。常规的氯化锂为粉末状物质，需将其压合成片状覆盖在锂带上，控制片状的厚度为01.～1.5mm，不可过厚，防止后续补锂过程阻碍了锂离子的进出，影响补锂效果；但也不可过薄，起不到保护锂的作用。优选的，需控制空气中的露点温度≤35℃。由于氯化锂易潮，在补锂过程中需保持工作车间的水分含量，最好可以保持露点温度低于35℃，整个工作空间处于干燥状态，相比于现有技术中补锂环境的严格控制，本专利技术只需控制水分含量即可以适应工业的大批量生产。优选的，S2步骤中，所述压合的方法包括碾压、热压、辊压中的至少一种。优选的，S2步骤中，所述压合的压力为3～8MPa。在此压合的压力下，对于预存锂源的控制量更加容易，避免了常常补锂过量的问题，且在此压力下，锂源可以更好的与负极片结合，为后续的锂离子输入提供基础。优选的，S1步骤中，所述负极浆料包括负极活性物质、导电剂、粘结剂和增稠剂。所述负极活性物质可为石墨、硅、氧化硅、钛酸锂中的至少一种物质，其中，石墨中也可掺加含硅或锂粉等物质；所述导电剂可为炭黑、乙炔黑、碳纳米管或石墨烯等物质；所述粘结剂可为丁苯橡胶和/或聚偏氟乙烯；所述增稠剂可为羧甲基纤维素钠。本专利技术的另一目的在于：提供一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：S1，将负极浆料涂覆于负极集流体上，通过碾压制成负极片；S2，将S1中制好的负极片与表面经过钝化的锂带进行压合，得到预存锂源的复合负极片，作为电池的负极片；其中，所述复合负极片中的预存锂源的容量为所述复合负极片总容量的10～40％，所述压合的压力为0.5～10Mpa；S3，将正极浆料涂覆于正极集流体上，通过碾压制成正极片，其中，所述正极浆料包括磷酸铁锂、导电剂和粘结剂；所述导电剂可为炭黑、乙炔黑、碳纳米管或石墨烯等物质；所述粘结剂可为丁苯橡胶、聚偏氟乙烯等；S4，将正极片、隔膜和复合负极片通过卷绕或叠片形成电芯，将电芯放入壳体内，注液、化成、分容后制得锂离子电池。优选的，S3步骤中，所述磷酸铁锂为纳米级或微米级材料。优选的，所述复合负极片对所述正极片的过量系数为1.2～1.5。在该过量系数内，复合负极片中预存的锂源足够补充因SEI膜膜形成消耗掉的锂离子，却也不至于因补锂过量而导致锂枝晶的现象。本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术提供一种锂离子电池负极材料补锂方法及其电池的制备方法，包括以下步骤：S1，将负极浆料涂覆于负极集流体上，通过碾压制成负极片；S2，将S1中制好的负极片与表面经过钝化的锂带进行压合，得到预存锂源的复合负极片，其中，所述复合负极片中的预存锂源的容量为所述复合负极片总容量的10～40％，所述压合的压力为0.5～10Mpa。相比于现有技术，本专利技术将性质活泼的金属锂进行钝化稳定，通过折算锂提供的容量预算预存锂的重量，并通过控制压合的压力以使得负极片与锂带紧密复合，以确保在后续循环过程中有足够的锂源补充由于副反应以及SEI膜不断增长修复等所消耗掉的锂离子，从而提升电池的循环性能，提高电池的容量。2)本专利技术还提供一种锂离子电池的制备方法，所得到的磷酸铁锂电池的循环寿命能达到8000～11000次，相比现有的磷酸铁锂电池，大大提高了其循环寿命。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式，对本专利技术及其有益效果作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1一种锂离子电池负极材料补锂方法，包括以下步骤：S1，将石墨、炭黑、丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠搅拌均匀制成负极浆料，涂覆于铜箔上，通过碾压制成负极片；S2，将S1中制好的负极片与表面经过钝化的锂带进行压合，得到预存锂源的复合负本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池负极材料补锂方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，将负极浆料涂覆在负极集流体上，通过碾压制成负极片；/nS2，将S1步骤中制好的负极片与表面经过钝化的锂带进行压合，得到预存锂源的复合负极片，其中，所述复合负极片中预存锂源的容量为所述复合负极片总容量的10～40％，所述压合的压力为0.5～10MPa。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极材料补锂方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将负极浆料涂覆在负极集流体上，通过碾压制成负极片；
S2，将S1步骤中制好的负极片与表面经过钝化的锂带进行压合，得到预存锂源的复合负极片，其中，所述复合负极片中预存锂源的容量为所述复合负极片总容量的10～40％，所述压合的压力为0.5～10MPa。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极材料补锂方法，其特征在于，S2步骤中，所述锂带表面包覆有氯化锂材料。


3.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料补锂方法，其特征在于，所述氯化锂材料的厚度为0.1～1.5mm。


4.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料补锂方法，其特征在于，控制空气中的露点温度≤35℃。


5.根据权利要求1所述的锂离子电池负极材料补锂方法，其特征在于，S2步骤中，所述压合的方法包括碾压、热压、辊压中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的锂离子电池负极材料补锂方法，其特征在于，S2步骤中，所述压合的压力为3～8MPa。

【专利技术属性】
技术研发人员：唐胜利，郑正坤，刘右军，
申请(专利权)人：东莞力朗电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44