勃姆石/惰性锂粉复合浆料、补锂负极片、其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术公开了勃姆石/惰性锂粉复合浆料、补锂负极片、其制备方法和锂离子电池。其中，勃姆石/惰性锂粉复合浆料包括：5～15重量份的勃姆石、1～3重量份的惰性锂粉、3～8重量份的粘结剂、0.01～1重量份的导电剂、75～90重量份的溶剂。勃姆石/惰性锂粉复合浆料中采用勃姆石作为惰性锂粉涂覆的无机填料，可以显著提高极片补锂效果，且工艺简单，成本低，补锂均一性优良。

【技术实现步骤摘要】
勃姆石/惰性锂粉复合浆料、补锂负极片、其制备方法和锂离子电池
本专利技术涉及储能器件
，尤其涉及勃姆石/惰性锂粉复合浆料、补锂负极片、其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因具有工作电压高、比能量大、体积小、质量轻、循环寿命长、自放电低、无记忆效应、无污染等优点被广泛应用，是当今储能领域的研究热点。近年来，新能源汽车、智能电网、分布式储能的快速发展对储能器件的能量密度提出了更高的要求。为了进一步提高电池的能量密度，高容量负极材料(如硅基、锡基和金属氧化物等)被引入了锂离子电池。但与锂离子嵌入反应型负极材料不同的是，这类材料在充放电过程中，会在负极材料表面形成钝化的保护层(通常称为SEI，固态电解质界面)存在较大的首次不可逆容量损失。随着电池充放电的进行，由于锂离子的嵌入和脱出，此类负极材料大约会产生较大体积变化。由于体积的变化，SEI可能会发生破裂，材料与电解液再次发生接触和反应，导致SEI不断生成和增厚，电池可用容量不断降低，电池内阻不断增加。首次不可逆容量的损失消耗了大量的电解液和正极材料中脱出的锂离子，导致锂离子电池具有较低的首次库仑效率、能量密度和循环寿命，从而严重制约了此类材料在高比能锂离子电池中的应用。预锂化技术为解决不可逆容量损失、提高库仑效率和容量保持率提供了有效的解决方案。通过预锂化对电极材料进行补锂，抵消形成SEI造成的不可逆锂损耗，可以提高电池的总容量和能量密度。研究者们采用加大正极材料的添加量，使用预锂化添加剂，采用电化学预锂化，采取接触短路等方式对电极预锂化，在一定程度上可以补偿首次循环的不可逆容量损失，上述方法虽然可以有效提高锂离子电池的首次库仑效率和循环稳定性，但增大了经济成本或实验过程的繁琐程度。针对锂离子电池中的上述问题，最好的解决办法就是在负极极片中添加额外的活性锂，即惰性锂粉，让锂预先掺入到电极材料中。惰性锂粉因具有工艺简单、易于操作、成本低和适合大规模生产而被广泛研究，在锂离子电池的预锂化工艺中有着很大的应用前景。现有的惰性锂粉预锂化方法中，最简单直接的是直接混合法，即在负极材料制浆的过程中加入锂粉，但是通过该方法，锂粉溶解后会在极片内部或者表面留下很多的空穴，不仅降低压实密度，还有可能在极片较薄区域生成锂枝晶；二是干法补锂，在负极表面进行干法锂粉补锂在实际应用操作中也较为方便直接，但由于这种方法存在较大的粉尘，有着极大的安全隐患；同时，通过撒粉的方式，其预锂化的波动范围较宽，很难控制。三是湿法补锂，通过将锂粉溶于有机溶剂中，涂覆在负极片表面，虽然这种湿法补锂有效解决的干法补锂所遇到的粉尘问题，但锂粉密度较小，容易上浮，直接加入到溶剂中很难分散均匀。目前，锂粉补锂存在分散困难，补锂均匀性较差，且补锂量难以控制等问题，容易造成锂粉补锂后极片表面由于锂粉过量，分布不均匀，界面阻抗较大，在锂离子电池在充电时，出现负极嵌锂空间不足、Li+嵌入负极阻力太大、Li+过快地从正极脱嵌但无法等量的嵌入负极等异常发生，无法嵌入负极的Li+只能在负极表面得电子，从而形成锂枝晶，造成析锂。析锂不仅使锂粉预锂化效果大打折扣，而且使电池性能下降，循环寿命大幅缩短，还限制了电池的快充容量，并有可能引起燃烧、爆炸等安全问题。鉴于此，有必要开发一种可以解决上述问题的新的锂粉预锂化工艺。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出勃姆石/惰性锂粉复合浆料、补锂负极片、其制备方法和锂离子电池。勃姆石/惰性锂粉复合浆料中采用勃姆石作为惰性锂粉涂覆的无机填料，可以显著提高极片补锂效果，且工艺简单，成本低，补锂均一性优良。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种勃姆石/惰性锂粉复合浆料。根据本专利技术的实施例，该勃姆石/惰性锂粉复合浆料包括：5～15重量份的勃姆石、1～3重量份的惰性锂粉、3～8重量份的粘结剂、0.01～1重量份的导电剂、75～90重量份的溶剂。根据本专利技术上述实施例的勃姆石/惰性锂粉复合浆料中，勃姆石作为惰性锂粉涂覆的无机填料，可以促进锂粉分散，减少锂粉用量，控制极片预锂化程度，相较于氧化物填料，粒径分布更窄、吸水率低、硬度低，涂覆比重低、平整度高、内阻小，单位重量的勃姆石的涂覆效率更高，能有效降低涂覆成本。同时，勃姆石涂层可以吸收和保持电解液，促进锂粉容量发挥，提高锂电池的首次效率和循环稳定性，防止锂枝晶的产生。勃姆石材料还具有非常优良的导热性、阻燃性，减少补锂过程产热，提高电芯的热性能，保证锂离子电池的循环和倍率特性，有效提高锂电池安全性指标。另外，根据本专利技术上述实施例的勃姆石/惰性锂粉复合浆料还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述勃姆石和所述惰性锂粉的质量比为(5～10):1。在本专利技术的一些实施例中，所述勃姆石的平均粒径为200～800nm。在本专利技术的一些实施例中，所述惰性锂粉的平均粒径为15～30μm。在本专利技术的一些实施例中，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰亚胺中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述导电剂选自炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的至少之一，或者含有炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的至少之一的混合导电浆料。在本专利技术的一些实施例中，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯醇、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、丙酮、二甲基乙醚中的至少之一。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种制备上述实施例的勃姆石/惰性锂粉复合浆料的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：将粘结剂、导电剂和溶剂混合，得到导电胶液；将勃姆石与所述导电胶液混合，得到勃姆石浆料；将惰性锂粉与所述勃姆石浆料混合并进行分散处理，得到所述勃姆石/惰性锂粉复合浆料。由此，该方法可以简便高效地制备得到勃姆石/惰性锂粉复合浆料，该勃姆石/惰性锂粉复合浆料中采用勃姆石作为惰性锂粉涂覆的无机填料，可以显著提高极片补锂效果，且工艺简单，成本低，补锂均一性优良。另外，根据本专利技术上述实施例的制备勃姆石/惰性锂粉复合浆料的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述分散处理在20～40℃进行30～60min完成。在本专利技术的第三方面，本专利技术提出了一种制备补锂负极片的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：提供集流体，在所述集流体的至少部分表面形成负极材料层，得到第一极片前体；将上述实施例的勃姆石/惰性锂粉复合浆料施加到所述第一极片前体的至少部分表面，以便在所述极片基体的至少部分表面形成涂层，得到第二极片前体；对所述到第二极片前体依次进行烘烤和辊压，得到具有勃姆石/惰性锂粉复合补锂层的补锂负极片。由此，该方法可简便高效地采用上述实施例的勃姆石/惰性锂粉复合浆料制备得到补锂负极片，方法工艺简单，成本低，补锂均一性优良。另外，根据本专利技术上述实施例的制备补锂负极片的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述负极材料层包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种勃姆石/惰性锂粉复合浆料，其特征在于，包括：5～15重量份的勃姆石、1～3重量份的惰性锂粉、3～8重量份的粘结剂、0.01～1重量份的导电剂、75～90重量份的溶剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种勃姆石/惰性锂粉复合浆料，其特征在于，包括：5～15重量份的勃姆石、1～3重量份的惰性锂粉、3～8重量份的粘结剂、0.01～1重量份的导电剂、75～90重量份的溶剂。


2.根据权利要求1所述的勃姆石/惰性锂粉复合浆料，其特征在于，所述勃姆石和所述惰性锂粉的质量比为(5～10):1。


3.根据权利要求1所述的勃姆石/惰性锂粉复合浆料，其特征在于，所述勃姆石的平均粒径为200～800nm；
任选地，所述惰性锂粉的平均粒径为15～30μm。


4.根据权利要求1所述的勃姆石/惰性锂粉复合浆料，其特征在于，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰亚胺中的至少之一；
任选地，所述导电剂选自炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的至少之一，或者含有炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的至少之一的混合导电浆料；
任选地，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯醇、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、丙酮、二甲基乙醚中的至少之一。


5.一种制备权利要求1～4任一项所述的勃姆石/惰性锂粉复合浆料的方法，其特征在于，包括：
将粘结剂、导电剂和溶剂混合，得到导电胶液；
将勃姆石与...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文龙，赵育松，邱昭政，梁世硕，
申请(专利权)人：昆山宝创新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32