一种补锂负极片及其制备方法、锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种补锂负极片及其制备方法、锂离子电池，所述补锂负极片包括锂粉复合膜片与负极集流体；单位体积补锂负极片的锂粉复合膜片中锂粉的重量为单位体积正极片中正极主材重量的0.5％

【技术实现步骤摘要】
一种补锂负极片及其制备方法、锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种补锂负极片，尤其涉及一种补锂负极片及其制备方法、锂离子电池。

技术介绍

[0002]当前世界范围内的能源危机导致新能源车的需求及发展越来越迫切，纯电动的新能源车逐渐替代传统汽油车成为当下发展的必然趋势，然而新能源车对动力电池的高要求也越来越凸显。目前在锂离子电池的应用中，石墨材料首次充放电过程中有5％
‑
10％的不可逆锂损耗，而高容量硅负极材料首次充放电过程中有15％
‑
35％的不可逆锂损耗。现在通常借助补锂技术，把首次嵌锂过程中不可逆的锂消耗预先补回来，从而提升锂离子电池的能量密度。
[0003]化学预锂化是多种补锂技术之一，其利用化学锂化试剂本身的活性与电极材料反应引入锂离子的原理来实现负极补锂。现在的化学预锂化工艺通常是将负极片浸渍于活性锂溶液中，但是在浸渍式预锂的过程中，随着锂溶液中锂离子的消耗，很难保证负极片所接触的锂溶液浓度一致，进而导致负极片补锂不均匀，补锂效果差。
[0004]CN 109713215A公开了一种补锂负极片及其制备方法、锂离子电池，所述补锂负极片包括负极片本体、涂覆在所述负极片本体表面的补锂复合层；所述补锂复合层包括原料及其质量百分比如下：合金锂粉20％
‑
65％、陶瓷粉体30％
‑
70％以及粘结剂5％
‑
50％。然而所述专利技术将合金锂粉、陶瓷粉体与粘结剂构成的补锂复合层涂覆在负极片表面，这种方法难以保证涂覆均匀，将会导致电池一致性较差。
[0005]CN 109004304A公开了一种软包锂离子电池补锂方法及锂离子电池制备方法与中间补锂电池，所述软包锂离子电池补锂方法包括以下步骤：A)在软包电池化成前，将补锂电极置于电芯封装后形成的含有电解液的气袋中；B)将所述电芯的负极和所述补锂电极进行电连接，并使其进行放电，以使补锂电极中的锂迁移至所述负极，从而实现补锂；C)裁切去除所述气袋和所述补锂电极。然而所述专利技术需要对电池结构进行重新设计，并且补锂后的负极很难保证一致性，工艺也非常复杂，操作繁琐。
[0006]由此可见，如何提供一种补锂负极片及其制备方法，提升补锂的均匀性和电池的一致性，弥补在首次嵌锂过程中所消耗的不可逆的锂，同时简化补锂流程，降低操作难度，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种补锂负极片及其制备方法、锂离子电池，所述补锂负极片提升了补锂的均匀性和电池的一致性，弥补了在首次嵌锂过程中所消耗的不可逆的锂，同时简化了补锂流程，降低了操作难度。
[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，本专利技术提供一种补锂负极片，所述补锂负极片包括层叠设置的锂粉复
合膜片与负极集流体。
[0010]单位体积补锂负极片的锂粉复合膜片中锂粉的重量为单位体积正极片中正极主材重量的0.5％
‑
2％，例如可以是0.5％、0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％或2％，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。
[0011]本专利技术通过在负极膜片中加入适量锂粉，很好地弥补了首次充电过程中锂离子在负极形成SEI膜所导致的不可逆损耗，提升了材料的首次库伦效率，降低了电芯的不可逆容量损失。此外，锂粉的含量需控制在合理范围内，当锂粉重量比低于0.5％时，首次库伦效率的提升幅度过小；当锂粉重量比高于2％时，过多的锂粉会在负极形成锂枝晶，从而对电芯的性能造成损害。
[0012]优选地，所述负极集流体包括涂炭铜箔。
[0013]优选地，所述涂炭铜箔为双面涂炭铜箔，包括铜箔层和分别设置于所述铜箔层两面的涂炭层。
[0014]优选地，所述锂粉复合膜片的厚度为40
‑
80μm，例如可以是40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm或80μm，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。
[0015]优选地，所述双面涂炭铜箔中铜箔层的厚度为4
‑
5μm，例如可以是4μm、4.1μm、4.2μm、4.3μm、4.4μm、4.5μm、4.6μm、4.7μm、4.8μm、4.9μm或5μm，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。
[0016]优选地，所述双面涂炭铜箔中涂炭层的厚度为0.2
‑
0.8μm，例如可以是0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm或0.8μm，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。
[0017]第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述补锂负极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0018](1)混合石墨与硅粉，得到第一负极粉料；
[0019](2)混合导电剂、锂粉与步骤(1)所得第一负极粉料，得到第二负极粉料；
[0020](3)混合粘结剂与步骤(2)所得第二负极粉料，得到第三负极粉料；
[0021](4)将步骤(3)所得第三负极粉料进行辊压，得到锂粉复合膜片；
[0022](5)将步骤(4)所得锂粉复合膜片与负极集流体相互层叠并一同辊压，得到补锂负极片。
[0023]其中，按照质量比计，石墨：硅粉：导电剂：粘结剂＝(86
‑
87):(9
‑
10):(1
‑
2):(2
‑
3)，例如可以是86:9:1:2、86.5:9.5:1.5:2.5、87:10:2:3、86:9:2:3、87:10:1:2或86:9:1.5:2.5，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]本专利技术采用干法电极的方式，先混合石墨与硅粉之后再将导电剂与锂粉加入其中，最后加入粘结剂，这种混合顺序有利于充分提升材料的分散性和均匀性，从而显著提升了极片性能。
[0025]优选地，步骤(1)所述混合伴随着搅拌。
[0026]优选地，所述搅拌的转速为400
‑
800rpm，例如可以是400rpm、450rpm、500rpm、550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm或800rpm，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。
[0027]优选地，所述搅拌的时间为40
‑
80min，例如可以是40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min或80min，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]优选地，步骤(2)所述导电剂包括气相生长碳纤维。
[0029]优选地，步骤(2)所述混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种补锂负极片，其特征在于，所述补锂负极片包括层叠设置的锂粉复合膜片与负极集流体；单位体积补锂负极片的锂粉复合膜片中锂粉的重量为单位体积正极片中正极主材重量的0.5％
‑
2％。2.根据权利要求1所述的补锂负极片，其特征在于，所述负极集流体包括涂炭铜箔；优选地，所述涂炭铜箔为双面涂炭铜箔，包括铜箔层和分别设置于所述铜箔层两面的涂炭层。3.根据权利要求2所述的补锂负极片，其特征在于，所述锂粉复合膜片的厚度为40
‑
80μm；优选地，所述双面涂炭铜箔中铜箔层的厚度为4
‑
5μm；优选地，所述双面涂炭铜箔中涂炭层的厚度为0.2
‑
0.8μm。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述补锂负极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)混合石墨与硅粉，得到第一负极粉料；(2)混合导电剂、锂粉与步骤(1)所得第一负极粉料，得到第二负极粉料；(3)混合粘结剂与步骤(2)所得第二负极粉料，得到第三负极粉料；(4)将步骤(3)所得第三负极粉料进行辊压，得到锂粉复合膜片；(5)将步骤(4)所得锂粉复合膜片与负极集流体相互层叠并一同辊压，得到补锂负极片；其中，按照质量比计，石墨：硅粉：导电剂：粘结剂＝(86
‑
87):(9
‑
10):(1
‑
2):(2
‑
3)。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合伴随着搅拌；优选地，所述搅拌的转速为400
‑
800rpm；优选地，所述搅拌的时间为40
‑
80min。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述导电剂包括气相生长碳纤维；优选地，步骤(2)所述混合伴随着搅拌；优选地，所述搅拌的转速为400
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭立波，高夜军，阮祝华，苑丁丁，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：