一种锂电池制造技术

本公开涉及一种锂电池，该锂电池包括壳体以及设置在壳体中的极芯、补锂极片和电解液；所述极芯包括正极片、隔膜和负极片；所述补锂极片与所述负极片电连接；所述补锂极片包括补锂集流体以及表面依次设置的补锂活性层和保护层，所述保护层隔绝所述补锂活性层与所述电解液；所述保护层在挤压下变形，使所述补锂活性层浸润所述电解液。本公开通过在补锂活性层表面增加保护层来控制补锂活性层参与反应、锂离子进入电化学体系的时间，可以有效提高电池的能量密度，同时降低了电池装配比和装配过程中的工艺风险。中的工艺风险。中的工艺风险。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池


[0001]本公开涉及锂离子电池领域，具体地，涉及一种锂电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种摇椅式电池，依靠锂离子在正极和负极之间往复运动来储存/释放能量。锂离子电池的能量密度是指一定质量或一定体积的电池所能储存/释放的能量，单位质量或体积的电池所能储存/释放的锂离子数量越多，锂离子电池的能量密度越高；在电池使用过程中，电池中活性材料和活性锂离子逐渐损失，活性材料和活性锂离子损失的越少，锂离子电池的容量保持率越好。
[0003]锂离子电池化成过程中，负极表面会形成一层固体电解质界面膜(SEI)，SEI对锂离子电池的性能至关重要，但是SEI的形成会消耗一定数量的活性锂离子，减少电池中可逆的锂离子数量，降低电池的能量密度。
[0004]锂离子电池容量衰减的主要原因是电池中活性锂离子数量减少，如果能给电池中补充活性锂离子，可以减少由活性锂离子损失带来的电池容量衰减，提高电池的容量保持率，延长电池的使用寿命。
[0005]给锂离子电池补充活性锂离子的技术可称为预锂化或补锂技术，本文中称为补锂技术。目前的补锂技术通常是在电池制造阶段将活性锂离子一次性补充进电池中，补偿SEI形成造成的活性锂离子损失，同时也在负极中预存一定比例的活性锂离子，延长电池的使用寿命。为了容纳这些补充的活性锂离子，需要在电池设计时增加负极与正极容量比(NP比)，防止负极容量不够而产生析锂，劣化电池的性能。增加NP比通常通过增加负极的面密度来实现，增加了负极活性材料，降低了电池的能量密度。此外，在电池循环过程中，电池中可逆锂离子数量减少，正极和负极中剩余的可容纳锂离子的空位增加，实质上导致了正极材料和负极材料的不充分利用，不利于电池能量密度的提升。
[0006]因此，本领域亟需一种在电池循环过程中有需要的时候对负极进行补锂的方法，避免在电池设计阶段增加负极面密度，既提升电池的循环寿命，也可以提升电池的能量密度。

技术实现思路

[0007]本公开的目的在于提供一种在电池循环过程中有需要的时候对负极进行补锂的方法。
[0008]为了实现上述目的，本公开提供了一种锂电池，该锂电池包括壳体以及设置在壳体中的极芯、补锂极片和电解液；
[0009]所述极芯包括正极片、隔膜和负极片；所述补锂极片与所述负极片电连接；所述补锂极片包括补锂集流体以及表面依次设置的补锂活性层和保护层，所述保护层隔绝所述补锂活性层与所述电解液；所述保护层在挤压下变形，使所述补锂活性层浸润所述电解液。
[0010]可选地，所述极芯靠近所述壳体的一侧为外层负极片，所述补锂极片设置于所述
壳体与所述外层负极片之间，所述补锂极片与所述外层负极片电连接。
[0011]可选地，所述外层负极片包括负极集流体与双面涂覆在所述负极集流体表面的负极活性层；所述补锂极片包括补锂集流体、单面涂覆于所述补锂集流体表面的所述补锂活性层和涂覆于所述补锂活性层表面的所述保护层；所述补锂活性层靠近所述负极活性层。
[0012]可选地，所述外层负极片包括负极集流体与双面涂覆在所述负极集流体表面的负极活性层；所述补锂极片包括补锂集流体、双面涂覆于所述补锂集流体表面的所述补锂活性层和涂覆于所述补锂活性层表面的所述保护层。
[0013]可选地，所述保护层的层厚为10nm-20μm，薄膜应力为1.0
×
10
6-3.0
×
106达因/cm2；优选地，所述保护层的层厚为50nm-10μm，薄膜应力为1.5
×
10
6-2.5
×
106达因/cm2。
[0014]可选地，所述补锂集流体为网状集流体或多孔集流体。
[0015]可选地，所述锂电池包括叠放的两个及以上所述补锂极片。
[0016]可选地，所述保护层包括聚合物材料；所述聚合物材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚氧乙烯、聚苯胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷中的至少一种；所述保护层还可选地包括填料；所述聚合物材料与所述填料的重量比为1-9：1；所述填料包括氧化铝、勃姆石、二氧化硅和凹凸棒中的至少一种。
[0017]可选地，所述补锂活性层包括含锂活性材料；所述含锂活性材料选自金属锂带、金属锂薄膜、惰性金属锂粉层、活性金属锂粉层、嵌锂石墨，锂硅合金、锂锗合金、锂锡合金、锂铝合金和锂镁合金中的至少一种。
[0018]可选地，所述极芯为叠片或卷绕型极芯。
[0019]通过上述技术方案，本公开通过在补锂活性层表面增加保护层来控制补锂活性层参与反应、锂离子进入电化学体系的时间，无需再增大NP比来容纳补充的活性锂离子，可以有效提高电池的能量密度。
[0020]本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0021]附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0022]图1是锂电池只含有一个补锂电极时的初始状态示意图。
[0023]图2是锂电池只含有一个补锂电极时的保护层发生形变后的示意图。
[0024]图3是锂电池含有多个补锂电极时的初始状态示意图。
[0025]图4是锂电池含有多个补锂电极时的保护层发生形变后的示意图。
具体实施方式
[0026]以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0027]本公开提供了一种锂电池，该锂电池包括壳体以及设置在壳体中的极芯、补锂极片和电解液；所述极芯包括正极片、隔膜和负极片；所述补锂极片与所述负极片电连接；所述补锂极片包括补锂集流体以及表面依次设置的补锂活性层和保护层，所述保护层隔绝所述补锂活性层与所述电解液；所述保护层在挤压下变形，使所述补锂活性层浸润所述电解
液。
[0028]本公开通过在补锂活性层表面增加保护层，通过保护层来控制补锂活性层参与反应、活性锂离子进入电化学体系的时间。保护层在电池制造阶段可以阻止补锂活性层与电池负极电连接，从而阻止补锂活性层参与反应。在电池循环过程中，由于电芯膨胀产生压力，保护层在受到的压力达到一定程度时性质、形状或形态发生改变，阻隔功能丧失或减弱，补锂活性层与负极极片电连接，构成电化学回路，此时补锂活性层参与反应，锂离子进入电化学体系，从而实现补锂效果。
[0029]根据本公开，所述极芯靠近所述壳体的一侧为外层负极片，所述补锂极片设置于所述壳体与所述外层负极片之间，所述补锂极片与所述外层负极片电连接。
[0030]作为本公开的一种优选实施方式，所述外层负极片包括负极集流体与双面涂覆在所述负极集流体表面的负极活性层；所述补锂极片包括补锂集流体和单面涂覆于所述补锂集流体表面的所述补锂活性层与所述保护层；所述补锂活性层靠近所述负极活性层设置；具体地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池，其特征在于，该锂电池包括壳体以及设置在壳体中的极芯、补锂极片和电解液；所述极芯包括正极片、隔膜和负极片；所述补锂极片与所述负极片电连接；所述补锂极片包括补锂集流体；以及在所述补锂集流体表面依次设置的补锂活性层和保护层，所述保护层隔绝所述补锂活性层与所述电解液；所述保护层能够在挤压下变形并不再隔绝所述补锂活性层与所述电解液，以使所述补锂活性层与所述电解液接触。2.根据权利要求1所述的锂电池，其中，所述极芯靠近所述壳体的一侧为外层负极片，所述补锂极片设置于所述壳体与所述外层负极片之间，所述补锂极片与所述外层负极片电连接。3.根据权利要求2所述的锂电池，其中，所述外层负极片包括负极集流体与双面涂覆在所述负极集流体表面的负极活性层；所述补锂极片包括补锂集流体、单面涂覆于所述补锂集流体表面的所述补锂活性层和涂覆于所述补锂活性层表面的所述保护层；所述补锂活性层靠近所述负极活性层设置。4.根据权利要求2所述的锂电池，其中，所述外层负极片包括负极集流体与双面涂覆在所述负极集流体表面的负极活性层；所述补锂极片包括补锂集流体、双面涂覆于所述补锂集流体表面的所述补锂活性层和涂覆于所述补锂活性层表面的所述保护层。5.根据权利要求1所述的锂电池，其中，所述保护层的层厚为10nm-20μm，薄膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘正皎，梅日国，常晓雅，吴子文，潘仪，
申请(专利权)人：深圳市比亚迪锂电池有限公司，
类型：发明
国别省市：