一种二次电池及其补锂方法技术

本发明专利技术提供了一种二次电池及其补锂方法，包括电芯、补锂源和电池壳体；其中，补锂源设置在电芯的至少一端；电池壳体用于容纳电芯和补锂源。相比于现有技术，本发明专利技术提供的二次电池，将补锂源设置在电芯的端面，避免了在电芯厚度方向上额外增加补锂源的厚度，避免了补锂源补锂前后其厚度变化对电池性能带来的影响，同时不阻碍原本电芯充放电过程中锂离子的传输通道；实验验证，本补锂源的设置结构不仅补锂效果好，且安全性能好，有效改善了电池的首次库伦效率。

【技术实现步骤摘要】
一种二次电池及其补锂方法
本专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种二次电池及其补锂方法。
技术介绍
锂离子电池因其自身放电平台电压高，自放电小，能量密度高，无记忆效应，绿色环保等特性，成为当今重要的供电装置，广泛应用于各类电子设备和交通工具当中。目前各种电子产品对于续航时间的要求越来越高，因此市场对于高能量密度的锂离子电池的需求也越来越迫切。传统锂离子电池使用的都是石墨作为负极，理论克容量为372mAh/g，目前可量产的石墨负极已经可以做到360mAh/g以上，非常接近于理论极限，因此开发新的负极材料对于提升锂离子电池能量密度有重要意义。硅负极理论克容量3580mAh/g以上，是一种非常理想的新型负极材料，但目前硅负极存在首次库仑效率较低的问题。一般采用通过向锂离子电池中添加额外的锂源这种方式能有效改善此问题。目前有效的补锂方式包括金属锂补锂、富锂正极补锂和负极预锂化补锂等方式。中国专利申请(CN107845829A)公开了一种双层复合隔膜电池及其补锂方法，将正极、双层复合隔膜、负极依次层叠设置组装成干电芯，将正极极耳、负极极耳和补锂极耳的一端分别与所述正极、负极和所述双层复合隔膜中的活性锂层导电连接，所述正极极耳、负极极耳和补锂极耳的另一端均伸出所述壳体外或者只将所述正极极耳和负极极耳的另一端伸出所述壳体外，将所述补锂极耳的另一端与所述正极极耳或负极极耳在所述壳体内部连接，其中在每个双层复合隔膜中均放置与活性锂层连接的补锂极耳或者只在干电芯中最外侧的双层复合隔膜中放置补锂极耳；将电解液注入干电芯内部，连通正极、负极和活性锂层，通过补锂极耳与负极极耳或者正极极耳的连接；将活性锂层中的锂嵌入到正极或负极中，完成补锂。该方法是将锂源做成极片状，卷绕进卷芯中，但此种补锂方式仍存在以下几个问题：1)需要在厚度方向上额外增加隔膜厚度和锂源厚度；2)锂源极片补锂前后厚度会有较大的变化，导致正负极片间存在较大空隙，容易在后续充放电过程中因正负极极片接触不紧密造成黑斑，析锂等现象；3)锂片介于正负极片之间，阻碍充放电过程中锂离子传输通道，影响电池充放电，特别是大电流充放电会受到较大影响。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
本专利技术的一目的在于：通过提供一种二次电池，以解决目前补锂效果差，容易形成安全隐患的问题；本专利技术提供的二次电池补锂效果好，有效改善了电池的首次库伦效率。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种二次电池，包括：电芯；补锂源，设置在所述电芯的至少一端；电池壳体，用于容纳所述电芯和所述补锂源。优选的，所述补锂源为金属锂片、含金属锂镀层的金属片、含金属锂镀层的绝缘片中的至少一种。优选的，该二次电池还包括电子绝缘体和外联导体；所述电子绝缘体设置在所述电芯与所述补锂源之间；所述外联导体的一端与所述补锂源电连接，另一端与所述电芯的负极端连接。其中，该电子绝缘体可以是以独立的片状形态设置在所述电芯与所述补锂源之间；也可以是涂覆在所述补锂源的表面，与补锂源一体成型。优选的，所述外联导体的另一端延伸出所述电池壳体外与所述电芯的负极端连接，或在所述电池壳体内与所述电芯的负极端连接。优选的，所述电子绝缘体覆盖所述电芯端面的面积大于或等于所述补锂源覆盖所述电芯端面的面积。将该电子绝缘体覆盖电芯端面的面积设置大于补锂源时，可以防止补锂源直接与电芯端接触而进行直接补锂，使得补锂过程可控。优选的，所述补锂源设置在所述电芯的两端；所述电子绝缘体至少设置在所述电芯与一所述补锂源之间。至少保障电子绝缘体设置在电芯与一补锂源之间，可以至少保障一边的补锂是可控，通过该边的补锂调控电池整体的补锂，而没有设置电子绝缘体的一边则采用不可控的补锂方式，补锂源从电解液注入电芯后即开始补锂，直至锂源消耗完成。当然，也可在电芯的两端均设置电子绝缘体，即是电子绝缘体跟随补锂源的设置，补锂源与电芯的直接接触之间均存在电子绝缘体将两者间隔开。优选的，所述电子绝缘体采用聚乙烯、聚丙烯、无纺布、聚偏氟乙烯、芳纶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺，聚酰胺、聚酯和天然纤维中的至少一种材料制成；或所述电子绝缘体为固态电解质，所述固态电解质包含但不限于聚合物固态电解质，氧化物固态电解质，氧化物晶态固态电解质，锂磷氧氮固态电解质，硫化物晶态固态电解质中的至少一种。其中，当电子绝缘体以独立的片状形态设置在所述电芯与所述补锂源之间时，其可以由聚乙烯、聚丙烯、无纺布、聚偏氟乙烯、芳纶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺，聚酰胺、聚酯和天然纤维中的至少一种材料制成；而当电子绝缘体涂覆于补锂源上时，其可以是固态电解质。优选的，所述外联导体为带状或线状的导电体。具体的可以是与电池极耳相同的材质，还可以是金属带、导线等等，此外，当外联导体上有一端是裸露在电池壳体外时，为更好的密封及绝缘，则应在外联导体上设置极耳胶，极耳胶的设置可与正负极耳的极耳胶设置相同，这里不再过多赘述。优选的，所述电芯包括正极片、负极片和间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜；其中，所述负极片采用的材料为石墨、纳米硅球、纳米硅线、碳化硅、氧化硅、氧化亚硅中的至少一种。优选的，所述二次电池为软包锂电池、钢壳锂电池或铝壳锂电池中的任意一种。本专利技术的另一目的在于，提供一种二次电池的补锂方法，适用于如上述任一项所述的二次电池，所述补锂方法包括：将补锂源设置在电芯的至少一端，与所述电芯中的负极端形成原电池，电解液浸润后，所述补锂源失去电子变成锂离子进入所述电芯中，完成二次电池的补锂。优选的，所述补锂源上还电连接有外联导体，将所述外联导体与所述电芯的负极端电连接，电解液浸润后，所述补锂源失去电子变成锂离子进入所述电芯中，完成二次电池的补锂。优选的，当无需补锂时，断开所述外联导体与所述电芯的负极端的电连接，即可断开补锂。相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术提供的二次电池，将补锂源设置在电芯的端面，避免了在电芯厚度方向上额外增加补锂源的厚度，避免了补锂源补锂前后其厚度变化对电池性能带来的影响，同时不阻碍原本电芯充放电过程中锂离子的传输通道；实验证明，本补锂源的设置结构不仅补锂效果好，且安全性能好，有效改善了电池的首次库伦效率。此外，经本专利技术人多次试验验证，对比文件(CN107845829A)补锂源的位置设置不仅无法起到有效的补锂效果，且因其阻断了原本锂离子的传输通道，极大的影响了电池的各项性能。2)另外，本专利技术提供的二次电池，当将补锂源与电芯共同封装时，又采用电子绝缘体将补锂源与电芯断开避免两者直接进行电连接，然后利用外联导体将补锂源导出，补锂源通过外联导体再与电芯的负极端连接，如此当外源导通后，补锂源失去电子，电子经由外联导体转移至负极端，而补锂源中的锂则因失去电子变成锂离子，通过电子绝缘体进行电芯中，达到补锂的效果。当为可控补锂时，如无需再进行补锂，则断开外源导通即可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池，其特征在于，包括：/n电芯；/n补锂源，设置在所述电芯的至少一端；/n电池壳体，用于容纳所述电芯和所述补锂源。/n

【技术特征摘要】
1.一种二次电池，其特征在于，包括：
电芯；
补锂源，设置在所述电芯的至少一端；
电池壳体，用于容纳所述电芯和所述补锂源。


2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述补锂源为金属锂片、含金属锂镀层的金属片、含金属锂镀层的绝缘片中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，还包括电子绝缘体和外联导体；所述电子绝缘体设置在所述电芯与所述补锂源之间；所述外联导体的一端与所述补锂源电连接，另一端与所述电芯的负极端连接。


4.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述外联导体的另一端延伸出所述电池壳体外与所述电芯的负极端连接，或在所述电池壳体内与所述电芯的负极端连接。


5.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述电子绝缘体覆盖所述电芯端面的面积大于或等于所述补锂源覆盖所述电芯端面的面积。


6.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述补锂源设置在所述电芯的两端；所述电子绝缘体至少设置在所述电芯与一所述补锂源之间。

【专利技术属性】
技术研发人员：易欣，曾涛，涂健，周丰平，徐雄文，王志斌，胡海波，
申请(专利权)人：湖南立方新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43