一种锂硫软包电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种锂硫软包电池及其制备方法，所述制备方法包括：将负极极片、锂箔以及离型膜进行预压，得到复合半成品；所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间；将得到的复合半成品进行压延，得到复合负极片；将得到的复合负极片、正极片、电解液以及隔膜组装，得到锂硫软包电池。本发明专利技术所述的制备方法通过提供外界锂源对负极片进行改进，从根源上解决金属锂循环问题，提高了电池的容量，达到延长使用寿命的目标；所述制备方法操作简单，环境友好，能耗与原料成本低，经济效益好，有利于工业化规模生产，具有较好的工业应用前景。工业应用前景。工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种锂硫软包电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂硫软包电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂硫电池因具有高的理论比能量，续航里程可提高一倍，近年来得到了广泛的应用。目前，锂硫电池已经实现了在无人机上的应用，但锂硫电池的负极采用的是金属锂，其活泼性高，与电解液接触发生反应，会导致金属锂的不可逆消耗；并且在充放电过程中，金属锂的溶解
‑
沉积不均匀，会带来锂枝晶的生长和锂的粉化的问题，导致电池循环寿命低。因此提高锂硫电池的循环寿命成为多年来研发的难点。
[0003]目前，大多数研究学者主要从以下3个方面着手，解决锂硫电池循环寿命问题：1)开发锂电极导电保护隔膜；2)开发金属锂负极成膜电解液；3)金属锂负极合金化，以上3种方法不仅难以实现生产放大，而且受限于保护能力，金属锂尺寸增加后往往无法对锂负极进行全面保护，导致锂硫电池循环寿命变差。
[0004]CN102368561A公开了一种可充放电锂硫电池，其制备方法包括：将硅碳微纳复合物涂制在铜箔上得到电极，以1MLiPF6‑
DOL/DME为电解液，金属锂为对电极制备半电池，通过放电过程，制备预锂化的硅碳微纳复合物负极材料；(2)将上述制得的预锂化的硅碳微纳复合物作为负极；硫
‑
碳纳米管复合物作为正极；硫
‑
碳纳米管复合物中硫与碳纳米管的质量份数比为2：3；该复合材料是通过以下方法制备的：以氧化铝为模板，聚丙烯腈为碳源，制备碳纳米管，将硫在155℃的条件下填充至上述碳纳米管中即得；以N
‑
甲基
‑
N
‑
烯丙基吡咯烷双三氟甲基磺酰亚胺盐作为溶剂和LiN(CF3SO2)2为含锂电解质盐构成电解液，且LiN(CF3SO2)2的摩尔浓度为0.5mol/L；由上述电极材料与电解液构成锂硫全电池。该方法预锂化过程较为复杂，且对操作环境要求严苛，不适合大量制备。
[0005]CN110581263A公开了一种二氧化锰改性锂硫电池金属锂负极的制备方法，该方法包括以下步骤：将储存在手套箱中的金属锂片转移到真空仓中；在室温条件下，向所述真空仓中充入惰性气体，并且进行磁控溅射处理之后，以纯度大于99％的二氧化锰为靶材沉积到所述金属锂片上，获得MnO2沉积厚度为2～15nm的MnO2包覆金属锂复合材料；将所述MnO2包覆金属锂复合材料进行预锂化处理，获得二氧化锰改性锂硫电池金属锂负极。该方法采用磁控溅射法以二氧化锰对金属锂片进行沉积改性，过程较为复杂，成本较高，不适合大量制备。
[0006]综上所述，如何提供一种制备过程简单，同时能提高电池循环寿命的锂硫电池，成为当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种锂硫软包电池及其制备方法，所述锂硫软包电池的制备方法通过提供外界锂源对负极片进行改进，提供电池所需的锂源，提高了电池的容量以及循环性能，工艺流程简单，安全，生产效率高，具有良好的工业
化应用前景。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一方面，本专利技术提供了一种锂硫软包电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010](1)将负极极片、锂箔以及离型膜进行预压，得到复合半成品；
[0011]所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间；
[0012](2)将步骤(1)得到的复合半成品进行压延，得到复合负极片；
[0013](3)将步骤(2)得到的复合负极片、正极片、电解液以及隔膜组装，得到锂硫软包电池。
[0014]本专利技术中，所述制备方法通过对负极片进行改进，提高了锂硫软包电池的首效以及循环性能。本专利技术所述制备方法采用预压再进行压延的方法，将两片锂箔贴合于负极极片两侧，为负极极片形成SEI膜提供锂离子，避免其在后期电池化成过程中消耗掉电解液中的锂离子，从根源上解决了负极极片形成SEI膜造成的不可逆锂损耗以及负极采用纯金属锂时存在的枝晶、锂粉化、易燃等问题；同时在充放电过程中，外界锂源可为两个电极之间往返嵌入和脱嵌提供锂离子，从而提高整个电池的容量以及首效和循环性能；所述制备方法工艺流程简单、安全，得到的复合负极片无需先组装成电池进行预化成，可直接用于后续电池的组装应用中，待电池注液后，即可完成预锂化过程，生产效率高，具有良好的工业化应用前景。
[0015]本专利技术中，所述制备方法先采用预压再进行压延，可防止锂箔在进行压延的过程中错位。
[0016]本专利技术中，离型膜的使用包括以下步骤：将卷状的离型膜固定套装在放卷轴上，然后固定放卷轴，将离型膜的上下层牵引出来，调节放卷机构的放卷张力，使牵引出来的两层离型膜通过预压设备；离型膜的使用可有效防止锂箔与设备粘结。
[0017]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0018]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述预压采用预压设备进行。
[0019]优选地，所述预压设备上设有定位区域。
[0020]优选地，在定位区域内，将所述负极极片、锂箔以及离型膜按照步骤(1)中的位置关系进行排列。
[0021]本专利技术中，定位区域可有效防止负极极片和锂箔的错位，保证产品品质。
[0022]优选地，所述预压设备通过气管、螺杆或油压中的任意一种控制所述预压的压力。
[0023]优选地，步骤(1)所述预压的压力为2～10吨，例如2吨、3吨、4吨、5吨、6吨、7吨、8吨、9吨或10吨等，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。
[0024]本专利技术中，预压的压力需进行严格控制。若预压的压力过大，会损伤负极极片；若预压的压力过小，锂箔与负极极片贴合的不够紧密，会导致固固界面接触不好，存在缝隙等，后期进行压延的过程中二者容易错位，以及预锂化过程不彻底，预锂的效果达不到预计值，例如：首效提升低、容量发挥低。
[0025]本专利技术中，将预压后得到的复合半成品的厚度与对应的标准极片厚度进行对比，若厚度大于标准极片厚度范围则再次进行预压，直至达标；若厚度小于标准极片厚度范围，
则不符合标准，不能应用于电池的组装。
[0026]本专利技术中，标准极片是指负极极片和锂箔组成的复合极片，标准极片的厚度为设计的负极极片厚度加上锂箔的厚度减去(0.01～1μm)。
[0027]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述锂箔与所述负极极片的面积比为1:(1～20)，例如1:1、1:2、1:4、1:6、1:8、1:10、1:12、1:14、1:16、1:18或1:20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。
[0028]本专利技术中，锂箔与负极极片的面积比需进行控制。若锂箔的面积过大，会造成负极极片的析锂；若锂箔的面积过小，会导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂硫软包电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将负极极片、锂箔以及离型膜进行预压，得到复合半成品；所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间；(2)将步骤(1)得到的复合半成品进行压延，得到复合负极片；(3)将步骤(2)得到的复合负极片、正极片、电解液以及隔膜组装，得到锂硫软包电池。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预压采用预压设备进行；优选地，所述预压设备上设有定位区域；优选地，在定位区域内，将所述负极极片、锂箔以及离型膜按照步骤(1)中的位置关系进行排列；优选地，所述预压设备通过气管、螺杆或油压中的任意一种控制所述预压的压力；优选地，步骤(1)所述预压的压力为2～10吨。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锂箔与所述负极极片的面积比为1:(1～20)；优选地，步骤(1)所述锂箔与所述负极极片的容量比例为(1～10):1；优选地，步骤(1)所述锂箔的厚度为1～200μm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述负极极片的制备包括以下步骤：将负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂以及第一溶剂混合，得到负极浆料；将得到的负极浆料涂覆在负极集流体上，依次经过烘干、辊压和分切，得到负极极片；优选地，所述负极活性材料包括石墨材料和/或硅基负极材料；优选地，所述石墨材料包括人造石墨、天然石墨或中间相碳微球中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述硅基负极材料包括硅氧负极材料和/或硅碳负极材料；优选地，所述负极导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纤维或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述负极粘结剂包括环糊精、聚乙烯醇、聚丙烯酸类、丁苯橡胶或羧甲基纤维素钠中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第一溶剂包括水、乙醇水溶液或异丙醇水溶液中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述负极集流体包括铜箔、镍网或钛网材中的任意一种；优选地，所述负极活性材料、负极导电剂以及负极粘结剂的含量分别为90～98wt％、0.5～5wt％和1.5～5wt％；优选地，所述负极浆料双面涂覆于所述负极集流体上；优选地，所述负极极片的厚度为50～500μm。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述压延采用对辊设备进行；优选地，步骤(2)所述压延的压力为1～10吨；优选地，步骤(2)所述压延后将离型膜剥离。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述复合负极片中，
所述两片锂箔均嵌入所述负极极片1～50μm。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述正极片的制备方法包括以下步骤：将正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂以及第二溶剂混合，得到正极浆料；将得到的正极浆料涂覆在正极集流体上，依次经过烘干、辊压和分切，得到正极片；优选地，所述正极活性材料包括硫
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄苗，彭燕秋，李琦旸，刘金成，刘建华，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：