一种提升锂电池容量和稳定性的方法、涂覆装置和用途制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种提升锂电池容量和稳定性的方法、涂覆装置和用途，所述的方法包括：负极片覆锂后，负极片在主动辊牵引下依次通过第一溶剂浸润、电解液中锂溶解和第二溶剂的清洗。本发明专利技术对负极片覆锂后，负极片在辊压的条件下依次通过第一溶剂浸润、电解液涂覆和第二溶剂的清洗，其中，第一溶剂提前对负极片进行充分浸润，电解液涂覆的目的是在负极表面溶解金属锂，形成致密的SEI膜，第二溶剂对极片上的残留电解液进行清洗，解决了由于锂覆合后电芯厚度增加导致容量下降问题，电芯的容量和能量密度提升8％以上，并且负极片浸润速度加快，负极表面形成的SEI膜更加均匀，加长电芯的循环寿命。寿命。寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种提升锂电池容量和稳定性的方法、涂覆装置和用途


[0001]本专利技术属于锂电池
，涉及提升锂电池容量和稳定性的方法，尤其涉及一种提升锂电池容量和稳定性的方法、涂覆装置和用途。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有体积小和蓄能大等特点，而且能持久地放电大电流。因此，锂离子电池不仅在音乐播放器、摄像机和手提电脑等数码类设备上得到普遍使用，而且已广泛应用到电动工具、电动自行车和电动汽车上。
[0003]随着锂离子动力电池广泛应用，电池的能量密度的要求也越来越高。对于圆柱形锂离子电池来说，要在规定的有限空间内提升能量密度。
[0004]目前可实现产业化的预锂化技术为金属锂箔覆锂，一般会在负极(石墨或者硅碳负极)上覆上A/B面两层2～6μm的超薄锂箔，补偿SEI膜形成所消耗的活性锂，容量提升8％，但卷芯由于铝壳内尺寸的限制，为保持一定的群裕度，电芯的卷绕层数会减少，导致电芯容量下降，因此SEI补偿和卷芯层数改变引起的容量变化相抵。注液后金属锂与负极发生电化学反应，嵌入负极活性材料中，由于金属锂的溶解，电极片之间的间隙增大，导致极卷松散，极卷在铝壳中容易移动，同时由于极卷内部间距增加，电池的极化会增大。
[0005]CN110875499A公开了一种电池补锂的方法，其包括步骤：在正极集流体的表面涂覆包含正极活性物质的正极浆料，干燥后，得到正极集流体表面设置有正极膜片的正极片；在负极集流体的表面涂覆包含负极活性物质的负极浆料，干燥后，得到负极集流体表面设置有负极膜片的初始负极片，然后再在负极膜片的表面继续设置一层锂金属，得到富锂负极片；将富锂负极片、隔离膜、正极片组装成补锂电芯；将补锂电芯置于有机溶剂中浸泡一段时间，所述有机溶剂至少包含负极成膜组分；将浸泡后的补锂电芯置于电池包装壳中，注入电解液并封装，获得补锂电池。但是没有解决容量偏低和极卷松散的问题。
[0006]CN110896140A公开了一种富锂负极片、电芯及锂离子电池，所述富锂负极片包括负极集流体以及设置在负极集流体表面且含有负极活性物质的负极膜片，所述富锂负极片还包括一层设置在负极膜片表面的锂金属。其中，所述负极膜片还包括能够在负极成膜的环状酯，所述环状酯的介电常数大于等于10，且所述环状酯相对于Li/Li
+
的还原电位在1.5V以下。该专利技术能改善负极表面成膜效果，控制负极嵌锂速度，保证负极片嵌锂均匀，同时增强负极膜片与负极集流体之间的粘结强度。依然没有解决容量偏低和极卷松散的问题。
[0007]现有锂离子电池均存在容量低和极卷松散等问题，因此，如何在保证锂离子电池具有稳定性和安全性的情况下，还能够保证容量高和极卷不易松散，成为目前迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种提升锂电池容量和稳定性
的方法、涂覆装置和用途，通过计算覆锂量，并且负极片依次通过第一溶剂浸润、电解液涂覆和第二溶剂的清洗，形成负极片，负极片的浸润速度加快，负极表面形成的SEI膜更加均匀，能够提高补锂电池容量、空间利用率以及电池循环稳定性。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种提升锂电池容量和稳定性的方法，所述的方法包括：
[0011]负极片覆锂后，负极片在主动辊牵引下依次通过第一溶剂浸润、电解液中锂溶解和第二溶剂的清洗。
[0012]本专利技术对负极片覆锂后，负极片在辊压的条件下依次通过第一溶剂浸润、电解液涂覆和第二溶剂的清洗，其中，第一溶剂提前对负极片进行充分浸润，电解液涂覆的目的是在负极表面溶解金属锂，形成致密的SEI膜，第二溶剂对极片上的残留电解液进行清洗，解决了由于锂覆合后电芯厚度增加导致容量下降问题，电芯的容量和能量密度提升8％以上，并且负极片浸润速度加快，负极表面形成的SEI膜更加均匀，加长电芯的循环寿命。
[0013]需要说明的是，在液态锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层，具有固体电解质的特征，是电子绝缘体却是Li
+
的优良导体，Li
+
可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”(solid electrolyte interface)简称SEI膜。
[0014]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述负极片的覆锂质量由正极片涂层计算得到，所述负极片的单位面积覆锂质量＝正极片单位面积容量
×
(CB1‑
CB2)
×
负极片面积/(3861.3mAh/g
×
85％)，所述CB1为电池的初始电池容量平衡值，所述CB2为电池预锂后电池容量平衡值。
[0015]优选地，所述负极片的覆锂质量为正极片涂层质量的0.5％～8％，例如为0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％、5.5％、6.0％、6.5％、7.0％、7.5％或8.0％。
[0016]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述CB1的数值为1.16～2.16，例如，CB1的数值为1.16、1.26、1.36、1.46、1.56、1.66、1.76、1.86、1.96、2.06或2.16，所述CB1＝负极片单位面积容量/正极片单位面积容量，所述的正极片单位面积容量＝正极的首次充电容量
×
负极首次库伦效率
×
负极第二周库伦效率
×
负极第三周库伦效率/正极片面积。
[0017]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述CB2的数值≥1.06，例如，CB2的数值为1.06、1.16、1.26、1.36、1.46或1.56，所述CB2＝(负极片单位面积容量
‑
负极片的单位面积覆锂质量
×
3861.3mAh/g
×
80％)/正极片单位面积容量。
[0018]通过以上计算覆锂质量的方法，相对于现有技术中的计算方法，本专利技术具有简单方便、便于指导补锂量理论设计的优点。
[0019]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述负极片中覆锂材料包括金属锂粉和/或金属锂带。
[0020]优选地，所述的第一溶剂包括线性酯类溶剂。
[0021]优选地，所述线性酯类溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯中的一种或至少两种的组合。
[0022]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述电解液中锂盐的浓度为0.01～1.2mol/L，
例如，锂盐的浓度为0.01mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1.0mol/L、1.1mol/L或1.2mol/L，进一步优选为0.1～0.5mol/L。
[0023]优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升锂电池容量和稳定性的方法，其特征在于，所述的方法包括：负极片覆锂后，负极片在主动辊牵引下依次通过第一溶剂浸润、电解液中锂溶解和第二溶剂的清洗。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负极片的覆锂质量由正极片涂层计算得到，所述负极片的单位面积覆锂质量＝正极片单位面积容量
×
(CB1‑
CB2)/(3861.3mAh/g
×
85％)，所述CB1为电池的初始电池容量平衡值，所述CB2为电池预锂后电池容量平衡值；优选地，所述负极片的覆锂质量为正极片涂层质量的0.5％～8％。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述CB1的数值为1.16～2.16，所述CB1＝负极片单位面积容量/正极片单位面积容量，所述的正极片单位面积容量＝正极的首次充电容量
×
负极首次库伦效率
×
负极第二周库伦效率
×
负极第三周库伦效率/正极片面积。4.根据权利要求2或3任一项所述的方法，其特征在于，所述CB2的数值≥1.06，所述CB2＝(负极片单位面积容量
‑
负极片的单位面积覆锂质量
×
3861.3mAh/g
×
80％)/正极片单位面积容量。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，所述负极片中覆锂材料包括金属锂粉和/或金属锂带；优选地，所述的第一溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊后高，兰枭，宋佳宜，周伟，杜双龙，吕正中，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：