用于预锂化阳极的设备和用于预锂化阳极的方法技术

本技术涉及一种用于预锂化负极的设备和方法，所述设备包括：预锂化反应器，依次划分为浸渍区段、预锂化区段和老化区段，并且容纳有负极结构在其中移动的预锂化溶液；负极辊，设置在所述预锂化溶液之外，其上卷绕有移动前的所述负极结构；锂金属对电极，设置在所述预锂化区段中的所述预锂化溶液中，并与所述负极结构间隔预定距离以面对在所述预锂化溶液中移动的所述负极结构；和充电和放电单元，连接到所述负极结构和所述锂金属对电极，其中所述锂金属对电极与所述负极结构之间的间隔距离为7mm至15mm。7mm至15mm。7mm至15mm。

Equipment for pre lithium anode and method for pre lithium anode

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于预锂化阳极的设备和用于预锂化阳极的方法


[0001]本申请要求基于在2020年10月5日递交的韩国专利申请第10
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2020
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0128084号的优先权的权益，并通过引用将该韩国专利申请的全部内容结合在此。
[0002]本专利技术涉及一种用于预锂化负极的设备和方法。

技术介绍

[0003]近来，随着无线移动装置的广泛使用，对于二次电池的需求很高。此外，随着碳能源的逐渐枯竭和对环境污染的关注增加，二次电池作为替代能源正在变得全球普及。因此，二次电池的使用范围有望在特征上更加多样化和扩展。因此，正在对能够响应各种需求的二次电池进行许多研究。
[0004]为了制备二次电池，首先，通过将包含电极活性材料的电极混合物施加到集电器的表面来形成正极和负极，然后在它们之间插入隔板，从而制成电极组件，然后将其安装在圆柱形或矩形金属罐中或铝层压板的袋型壳体内，并将液体电解质注入或浸入该电极组件或固体电解质中以制备二次电池。
[0005]具体地，在这种负极的情况下，诸如固体电解质界面层(solid electrolyte interface layer,SEI layer)之类的钝化膜在初始充电期间形成在负极表面上。通过防止电子移动、同时充当只允许锂离子通过的离子隧道，钝化膜妨碍有机溶剂进入负极中并抑制有机溶剂的分解反应，从而稳定了负极的结构，提高了负极的可逆性，并使得该负极是可用的。然而，由于钝化膜形成的反应是不可逆反应，因此存在电池容量因消耗锂离子而降低的问题。此外，电池的充电/放电效率并不完全是100％。因此，随着电池的循环不断重复，会发生锂离子的消耗，从而降低容量并恶化循环寿命。
[0006]因此，目前发展了一种在负极的表面形成钝化膜的方法，通过将锂嵌入负极中来对负极进行预锂化(pre
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lithiation)来防止容量降低并提高循环寿命。
[0007]这种预锂化方法包括使锂金属直接接触负极表面的物理方法，以及将锂金属与负极连接并对负极进行电化学充电的方法。此时，在电化学充电方案的情况下，在电解质溶液中锂金属与负极隔开预定距离的状态下进行充电。在这种情况下，SEI膜的组成会根据锂金属和负极之间的距离而改变，从而降低电池的性能。因此，需要一种通过在预锂化时通过调整锂金属与负极之间的距离来形成改进的SEI膜来提高电池的效率和循环特性的技术。

技术实现思路

[0008]技术问题
[0009]本专利技术的一个目的是提供一种用于负极预锂化的设备和方法，用于通过在根据电化学充电方案的预锂化负极中调整SEI膜的组成来提高负极的初始效率并防止电池的劣化。
[0010]技术方案
[0011]一种根据本专利技术的用于预锂化负极的设备包括：预锂化反应器，依次划分为浸渍
区段、预锂化区段和老化区段，并且容纳有负极结构在其中移动的预锂化溶液；负极辊，设置在所述预锂化溶液之外，其上卷绕有移动前的所述负极结构；锂金属对电极，设置在所述预锂化区段中的所述预锂化溶液中，并与所述负极结构间隔预定距离以面对在所述预锂化溶液中移动的所述负极结构；和充电和放电单元，连接到所述负极结构和所述锂金属对电极，其中所述锂金属对电极与所述负极结构之间的间隔距离为7mm至15mm。
[0012]在一具体示例中，锂金属对电极与负极结构之间的间隔距离可以为9mm至13mm。
[0013]此时，所述锂金属对电极可以设置在平行于所述负极结构的方向上。
[0014]在一示例中，所述锂金属对电极通过将锂金属层压在不锈钢基底上而获得。
[0015]在一示例中，所述负极结构具有这样的结构：负极活性材料层形成在负极集电器的至少一个表面上，并且未涂覆部形成在所述负极活性材料层的宽度方向的至少一侧上。
[0016]此时，所述锂金属对电极设置可以为仅面对所述负极活性材料层。
[0017]在一示例中，根据本专利技术的用于预锂化负极的设备进一步包括包含有机溶剂的洗涤槽。
[0018]在一示例中，所述设备进一步包括：干燥单元，对已通过所述洗涤槽的所述负极结构进行干燥；以及收集辊，用于卷绕和展开传送到所述干燥单元的所述负极结构。
[0019]此外，本专利技术提供一种用于预锂化负极的方法。
[0020]根据本专利技术的用于预锂化负极的方法包括：制备负极和上述的用于预锂化负极的设备；在所述预锂化反应器的所述浸渍区段中移动所述负极结构的同时，用预锂化溶液浸渍所述负极结构；在所述预锂化区段的所述预锂化溶液中移动所述负极结构的同时，对经浸渍的所述负极结构进行预锂化；和在所述老化区段对经预锂化的所述负极结构进行老化，其中通过将锂金属对电极设置在预锂化区段中、所述锂金属对电极设置为与所述负极结构间隔开、并对所述负极结构进行电化学充电来进行所述预锂化，以及其中所述锂金属对电极与所述负极结构之间的间隔距离为7mm至15mm。
[0021]具体地，所述锂金属对电极与所述负极结构之间的所述间隔距离可以为9mm至13mm。
[0022]此时，所述锂金属对电极可以设置在平行于所述负极结构的方向上。
[0023]在一示例中，所述锂金属对电极通过将锂金属层压在不锈钢基底上而获得。
[0024]在一示例中，所述负极结构具有这样的结构：负极活性材料层形成在负极集电器的至少一个表面上，并且未涂覆部形成在所述负极活性材料层的宽度方向的至少一侧上。
[0025]此时，所述锂金属对电极可以设置为仅面对所述负极活性材料层。
[0026]此外，根据本专利技术的用于预锂化负极的方法进一步包括将所述负极结构进行洗涤和干燥。
[0027]此外，在所述负极结构的表面上形成SEI膜，并且在所述SEI膜中的Li2CO3相对于ROCO2Li的含量比可以为1.5至5。
[0028]在此，R是选自由碳原子数为1至4的烷基和碳原子数为1至4的烷撑基二醇构成的群组中的至少一种。
[0029]此外，本专利技术提供一种负极。此外，在所述负极的表面上形成SEI膜，并且在所述SEI膜中的Li2CO3相对于ROCO2Li的含量比可以为1.5至5。
[0030]在此，R是选自由碳原子数为1至4的烷基和碳原子数为1至4的烷撑基二醇构成的
群组中的至少一种。
[0031]有益效果
[0032]根据本专利技术的预锂化负极的方法，通过在对负极进行电化学充电的工序期间将锂金属对电极与负极结构之间的距离设置在7mm至15mm的范围内，可以提高电池的初始效率和循环特性。
附图说明
[0033]图1为示出根据本专利技术的用于预锂化负极的设备的结构的示意图。
[0034]图2和图3为说明在根据本专利技术的用于预锂化负极的设备中的负极结构与锂金属对电极之间的排列关系的示意图。
[0035]图4是说明根据本专利技术的用于预锂化负极的方法的顺序的流程图。
[0036]图5是示出根据本专利技术的用于预锂化负极的方法所制备的负极的示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于预锂化负极的设备，所述设备包括：预锂化反应器，依次划分为浸渍区段、预锂化区段和老化区段，并且容纳有负极结构在其中移动的预锂化溶液；负极辊，设置在所述预锂化溶液之外，其上卷绕有移动前的所述负极结构；锂金属对电极，设置在所述预锂化区段中的预锂化溶液中，并与所述负极结构间隔预定距离以面对在所述预锂化溶液中移动的所述负极结构；和充电和放电单元，连接到所述负极结构和所述锂金属对电极，其中所述锂金属对电极与所述负极结构之间的间隔距离为7mm至15mm。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述锂金属对电极与所述负极结构之间的所述间隔距离为9mm至13mm。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述锂金属对电极设置在平行于所述负极结构的方向上。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述锂金属对电极通过将锂金属层压在不锈钢基底上而获得。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述负极结构具有这样的结构：负极活性材料层形成在负极集电器的至少一个表面上，并且未涂覆部形成在所述负极活性材料层的宽度方向的至少一侧上。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述锂金属对电极设置为仅面对所述负极活性材料层。7.根据权利要求1所述的设备，进一步包括包含有机溶剂的洗涤槽。8.根据权利要求7所述的设备，进一步包括干燥单元，对已通过所述洗涤槽的所述负极结构进行干燥；以及收集辊，用于卷绕和展开传送到所述干燥单元的所述负极结构。9.一种用于预锂化负极的方法，所述方法包括：制备负极和根据权利要求1所述的用于预锂化负极的设备；在所述预锂化反应器的浸渍区段中移动所述负极结构的同时，用预锂化溶液浸渍所述负极结构；在所述预锂化区段的所述预锂化溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：全營，金睿利，蔡午秉，黄丞彗，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：