一种锂离子电池改性负极极片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池改性负极极片及其制备方法和应用，所述改性负极极片包括负极极片以及位于所述负极极片表面至少一面的改性层，所述改性层包括锂带；以所述改性负极极片的质量为100％计，所述锂带的质量分数为0.02～50％，本发明专利技术所述改性负极极片可以补充SEI膜生长过程中消耗的锂源。充SEI膜生长过程中消耗的锂源。充SEI膜生长过程中消耗的锂源。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池改性负极极片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池改性负极极片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于其输出电压高、循环性能好、能量密度高以及环境友好性而被广泛的应用。随着化石能源的日益减少和全球环保意识的高涨，新能源电动车被认为是未来替代燃油车的最佳选择。而新能源车的普及不可避免的对锂离子电池性能提出了越来越高的要求，比如说长续航性，这就对高能量密度电池的研发给予了市场需求和资源供给。在保证电池安全性能、倍率性能、循环性能需求的同时，更高的能量密度是未来新能源车能大举进入市场取代燃油车的关键。
[0003]电池能量密度的影响因素有很多，比如：正负极活性物质的克容量、正负极浆料配方、压实密度、面密度、箔材规格、隔膜规格、注液量等等。其中，首次充电过程负极活性物质表面生成的固态电解质界面膜(SEI)是造成电池能量密度下降的重要原因，因为SEI膜的生成需要消耗正极活性物质中的锂源从而导致电芯容量损失、首效降低，这在以硅/锡合金材料为活性物质的负极片中表现得尤为明显。与此同时，SEI膜又有着稳定电芯系统保护负极活性物质的作用，因此，厚度适中、均匀负载的SEI膜不可或缺。
[0004]CN110911732A公开了一种长寿命高容量硅负极锂离子电池，是使负极容量超级过量，是正极容量的1.2～4倍；同时采用极性互换过渡藏锂法对负极进行补锂，是指在硅负极材料搅拌时加入碳酸锂、草酸锂、氢氧化锂锂源材料，在正极材料搅拌时加入石墨、硅、硫、磷储锂材料，当电池注液后，以电池负极接充电器正极，以电池正极接充电器负极充电，待预混合在硅负极材料中的锂源中的锂全部进入预混合在正极材料中的储锂材料中后，停止充电，然后电池正极接充电器正极、电池负极接充电器负极对电池进行充电化成，锂先嵌入负极，在负极表面形成SEI膜，减少正极锂的消耗，提高了电池的容量，硅负极膨胀也很小，提高了硅负极的稳定性，延长了电池的使用寿命。
[0005]CN110676427A公开了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。其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。
[0006]上述方案均操作步骤较多，过程复杂，因此，亟需开发一种操作简单的改性负极极片，以提升电池的循环性能，降低容量损失。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池改性负极极片及其制备方法和应用，所述改性负极极片包括负极极片以及位于所述负极极片表面至少一面的改性层，所述改性层包括锂带；以所述改性负极极片的质量为100％计，所述锂带的质量分数为0.02
‑
50％，本专利技术所述改性负极极片可以补充SEI膜生长过程中消耗的锂源。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种锂离子电池改性负极极片，所述改性负极极片包括负极极片以及位于所述负极极片表面至少一面的改性层，所述改性层包括锂带；以所述改性负极极片的质量为100％计，所述锂带的质量分数为0.02
‑
50％。
[0010]本专利技术所述改性负极极片通过在锂电表面设置锂带形成改性层，所述改性层可以补充SEI膜生长过程中消耗的锂源。
[0011]优选地，所述改性负极极片的最外侧设置有改性层。
[0012]优选地，以所述改性负极极片的质量为100％计，所述锂带的质量分数为0.02
‑
30％，例如：0.02％、0.1％、1％、5％、10％、20％或30％等。
[0013]优选地，所述锂带的厚度为2～10μm，例如：2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，优选为3～8μm。
[0014]第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述的改性负极极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0015](1)采用辊压设备将两面附着隔离层的锂带进行压制处理，得到改性层；
[0016](2)将步骤(1)得到的改性层压覆在负极极片的至少一面，得到所述锂离子电池改性负极极片。
[0017]本专利技术的方法中，所述隔离层可以间接地调控金属锂溶解后形成锂离子的浓度差，随着充放电的进行缓慢形成平衡，提升电池的循环性能，降低容量损失，同时，所述隔离层在压制过程中可以保护锂带和电极，避免辊压机对锂带和电极表面造成损伤。
[0018]本专利技术所述改性负极极片的制备方法不仅可以适应锂带的主流生产水平，解决了不能将锂带加工至极薄的问题，还可以补充SEI膜生长过程中补充消耗的锂源，减小容量损失，提升电芯循环寿命。
[0019]优选地，步骤(1)所述压制的设备包括辊压机。
[0020]优选地，步骤(1)所述两面附着隔离层的锂带中，锂带的厚度1.5～2.5mm，例如：1.5mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm或2.5mm等。
[0021]优选地，所述隔离层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚丙烯膜或聚乙烯膜中的任意一种或至少两种的组合。
[0022]优选地，步骤(1)所述改性层的厚度为5～70μm，例如：5μm、8μm、10μm、20μm、30μm、50μm或70μm等。
[0023]第三方面，本专利技术提供了一种电芯，所述电芯通过叠片的方式制备得到，所述电芯最外层的两张负极片为如第一方面所述的改性负极极片；
[0024]本专利技术通过将所述改性负极极片设置在电芯的最外侧，以间接的方式实现补锂，可以使所述改性层与电解液接触，覆在最外面的改性层中的金属锂溶解后形成锂离子的浓度差，随着充放电的进行缓慢形成平衡，该方法相对于在极片的每一处补锂而言，操作简
单，且不会对电极表面造成损伤。
[0025]优选地，所述电芯通过卷绕的方式制备得到，所述电芯的最外圈为如第一方面所述的改性负极极片。
[0026]第四方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包含如第三方面所述的电芯。
[0027]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0028](1)本专利技术所述改性负极极片通过在锂电表面设置锂带形成改性层，所述改性层可以补充SEI膜生长过程中消耗的锂源，所述改性层可以保护所述锂带，间接地调控金属锂溶解后形成锂离子的浓度差，随着充放电的进行缓慢形成平衡。
[0029](2)本专利技术所述改性负极极片的制备方法不仅可以适应锂带的主流生产水平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池改性负极极片，其特征在于，所述改性负极极片包括负极极片以及位于所述负极极片表面至少一面的改性层，所述改性层包括锂带；以所述改性负极极片的质量为100％计，所述锂带的质量分数为0.02
‑
50％。2.如权利要求1所述的改性负极极片，其特征在于，所述改性负极极片的最外侧设置有改性层。3.如权利要求1或2所述的改性负极极片，其特征在于，以所述改性负极极片的质量为100％计，所述锂带的质量分数为0.02
‑
30％。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的改性负极极片，其特征在于，所述锂带的厚度为2～10μm，优选为3～8μm。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的改性负极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)采用辊压设备将两面附着隔离层的锂带进行压制处理，得到改性层；(2)将步骤(1)得到的改性层压覆在负极极片的至少一面，得到所述锂离子电池改性负...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜双龙，兰枭，熊后高，宋佳宜，周伟，吕正中，
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：