一种负极补锂的方法、补锂负极片及锂电池技术

本发明专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种负极补锂的方法、补锂负极片及锂电池。负极补锂的方法为：S1：将粉末状的锂源、熔融态的EC以及负极片三者接触，通过对熔融态的EC冷却形成固态，使锂源被EC包裹并固定在负极片上；S2：对负极片进行加热以使EC挥发除去，即完成负极补锂并得到补锂负极片。采用本方案的补锂过程更易于控制安全性问题，能降低锂源与水发生反应的概率，即提高了补锂过程的安全稳定性，同时也降低对加工环境的要求。采用该方法得到的补锂负极片应用到锂离子电池中，能提升锂离子电池的能量密度。的能量密度。

【技术实现步骤摘要】
一种负极补锂的方法、补锂负极片及锂电池


[0001]本专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种负极补锂的方法、补锂负极片及锂电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池是依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作的二次电池，具有电压高、能量密度高、循环寿命长及环境友好等特点，被广泛应用于便携式电子设备和电动汽车，并逐渐在大型储能装置上展现出应用前景。目前商用化更为普遍的是采用石墨作为负极的主要材料，但由于其比容量已经接近极限，为了能进一步提高电池的整体能量密度，目前开发出新型的负极材料，例如硅，硅材料的质量比容量最高可达4200mAh/g，远大于碳材料的372mAh/g，是目前已知能用于负极的材料中理论比容最高的材料。但硅材料也存在缺点，就是首次充放电效率较低。因此采用这些高比容量的负极材料与正极材料匹配时，大量锂离子在第一次充电时被负极材料消耗无法回到正极，导致电池实际总体容量大大降低，无法发挥出高比容量负极材料对电池总体容量的提升效应，严重限制了高比容量负极的应用。
[0003]为了解决负极材料首次充放电效率低的问题，给负极极片补充富余的锂用以弥补首次充电过程中的锂损失是一种有效的解决思路。公告号为CN103208612B的中国专利技术专利公开了一种向锂离子电池负极片双面连续补充锂粉的方法，通过将冷压后的负极片放置在放卷机构上；在电场的作用下，分别使锂粉吸附于负极片的两个表面。在补锂的过程中，由于锂粉非常活泼，暴露的锂粉容易与其他物质发生反应，容易造成危害。基于这点，公布号为CN109103419A的中国专利技术专利公开了一种锂离子电池负极补锂电极及其制备方法，通过在预锂电极的表面涂覆电解质锂盐制成的有机涂覆液，在预锂电极的表面形成有机薄膜层，虽然这样能防止预锂电极的预锂层被氧化，但是在制作预锂电极的过程中还是会存在锂暴露而容易发生安全性的问题。
[0004]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

[0005]本专利技术的目的之一在于：提供一种负极补锂的方法，以解决对负极补锂的过程中锂粉暴露容易发生安全隐患的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种负极补锂的方法，包括以下步骤：
[0008]S1：将粉末状的锂源、熔融态的EC以及负极片三者接触，通过对熔融态的EC冷却形成固态，使锂源被EC包裹并固定在负极片上；
[0009]S2：对负极片进行加热以使EC挥发除去，即完成负极补锂。
[0010]本申请提供的EC(碳酸乙烯酯)，其一般在常温常态下为固体，当处于35℃以上时，即变为液体，基于EC的上述物理特性以及EC不会与锂源发生反应的化学特性，本申请利用EC将粉末状的锂源实现包裹，能够阻隔锂源与外部环境的接触，改善了锂源容易与外部环
境的物质(水)进行反应而产生危害的问题，同时利用EC的液态和固态转化，实现与负极片的固定，最后通过加热的方法还能使EC挥发，能将负极片上多余的EC除去，锂源残留在负极片上，更巧妙的是，不需要严格控制EC完全挥发的程度，这是因为EC是电池电解液中的必需溶剂，若EC未完全挥发除尽，也不会对电池的性能造成影响。采用本方案的补锂过程更易于控制安全性问题，能降低锂源与水发生反应的概率，即提高了补锂过程的安全稳定性，同时也降低对加工环境的要求，提高了加工的安全性和便利性。
[0011]其中，锂源可以为单质锂粉末，可以是锂盐粉末，锂盐可以为碳酸氢锂、碳酸锂等，优选采用锂粉作为锂源，其对负极补锂的效果优于锂盐作为锂源的效果。
[0012]优选的，所述S1包括：将熔融态的EC涂覆在负极片上，同时在惰性气体的保护下，将粉末状的锂源撒在熔融态的EC中，冷却，使锂源被EC包裹并固定在负极片上。通过利用熔融态的EC实现粉末状的锂源与负极片的结合，同时还能利用EC对锂源进行包裹，以阻隔锂源与外部环境的接触，从而便于控制负极补锂过程的安全性问题。其中，惰性气体可以为氩气、氦气、氙气中的至少一种。
[0013]优选的，所述粉末状的锂源的添加量为0.01g
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1000g。该添加量与电池电芯的设计有关，当硅掺杂的越多，则意味着粉末状的锂源的添加量要增加，因而根据需要，锂粉的量可以为0.01g
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1000g。
[0014]优选的，所述S1包括：
[0015]S1.1：将粉末状的锂源均匀分散在熔融态的EC中，得到悬浊液；
[0016]S1.2：冷却悬浊液形成固态并附着在负极片上，使锂源被EC包裹并固定在负极片上。
[0017]采用预先将粉末状的锂源与熔融态的EC进行混合，一方面，能便于通过调节锂源与EC的比例，来实现锂的加入量可调节，这样可以有效地控制锂的加入量；另一方面，与目前的负极补锂方法相比，省去了中间加入锂盐的步骤，而恰恰这一步骤是容易对电池性能造成影响的步骤，而且本方案不需要增加一个预锂化过程，可以直接让负极片与EC和锂源的复合物压制到负极片上，更易于控制安全性问题，提高了补锂过程的安全稳定性。
[0018]优选的，所述S1.1中，通过搅拌使粉末状的锂源与熔融态的EC分散均匀，所述搅拌速度为500
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800rpm，所述搅拌时间为30
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90min。优选的，所述搅拌速度为500
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550rpm。优选的，所述搅拌速度为550
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600rpm。优选的，所述搅拌速度为600
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650rpm。优选的，所述搅拌速度为650
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700rpm。优选的，所述搅拌速度为700
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750rpm。优选的，所述搅拌速度为750
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800rpm。搅拌速度过低不利于将粉末状的锂源和EC溶液进行充分的混合，若搅拌速度过快则会容易对材料和设备造成较大的损害。
[0019]所述搅拌时间为30
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90min。优选的，所述搅拌时间为30
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40min。优选的，所述搅拌时间为40
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50min。优选的，所述搅拌时间为50
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60min。优选的，所述搅拌时间为60
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70min。优选的，所述搅拌时间为70
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80min。优选的，所述搅拌时间为80
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90min。搅拌时间过短，不利于锂源与EC溶液两者得到充分的混合，若搅拌时间过长，则导致负极补锂过程耗时过长，且容易破坏材料的结构和容易掺入杂质。
[0020]所述搅拌方式为磁力搅拌。由于被搅拌的物质涉及锂这种化学性质活泼的物质，容易在搅拌过程中与别的物质发生反应，而磁力搅拌是通过不断变换基座的两端的极性来推动磁性搅拌仔转动而实现对物质的搅拌的，搅拌仔不易与物质发生反应，且也不易被腐
蚀，采用该方式安全稳定。
[0021]所述搅拌方式为机械搅拌，所述机械搅拌的搅拌杆为非金属搅拌杆。非金属搅拌杆可以为塑料搅拌杆、特氟龙搅拌杆等。采用机械搅拌能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极补锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将粉末状的锂源、熔融态的EC以及负极片三者接触，通过对熔融态的EC冷却形成固态，使锂源被EC包裹并固定在负极片上；S2：对负极片进行加热以使EC挥发除去，即完成负极补锂。2.根据权利要求1所述的一种负极补锂的方法，其特征在于，所述S1包括：将熔融态的EC涂覆在负极片上，同时在惰性气体的保护下，将粉末状的锂源撒在熔融态的EC中，冷却，使锂源被EC包裹并固定在负极片上。3.根据权利要求1所述的一种负极补锂的方法，其特征在于，所述S1包括：S1.1：将粉末状的锂源均匀分散在熔融态的EC中，得到悬浊液；S1.2：冷却悬浊液形成固态并附着在负极片上，使锂源被EC包裹并固定在负极片上。4.根据权利要求3所述的一种负极补锂的方法，其特征在于，所述S1.2包括：冷却悬浊液形成固态后造粒，得到EC包覆锂源的固体颗粒，再将固体颗粒铺设于负极片上，通过辊压的方式将固体颗粒嵌入至负极片上，从而使锂源被EC包裹并固...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘良海，钟欣，李雄成，刘克永，涂健，王志斌，
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：