一种激光溅射预锂装置及其制备的负极片制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及电池制造技术领域，具体涉及一种激光溅射预锂装置及其制备的负极片。本实用新型专利技术提供的激光溅射预锂装置，通过将负极片设置在锂箔沿高度方向的相对下方，并通过激光发生器产生的激光照射所述锂箔以在所述负极片上形成溅射锂层，通过激光实现可控、快速的预锂化过程，由于激光的烧蚀作用，溅射的锂可以较好地实现与负极片的接触，同时在负极片上易形成多孔致密的锂层，有利于后续电解液的浸润，更好的实现预锂化，且操作简单，后续无需增加移除锂箔的工序，简化了工艺，且可与规模化卷对卷的生产工艺相兼容。化卷对卷的生产工艺相兼容。化卷对卷的生产工艺相兼容。

【技术实现步骤摘要】
一种激光溅射预锂装置及其制备的负极片


[0001]本技术涉及电池制造
，具体涉及一种激光溅射预锂装置及其制备的负极片。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于具有高比能量、高安全性和长循环寿命等优势，目前已广泛应用在电动汽车领域。锂离子电池体系中常用的石墨负极的不可逆容量损失大于6％，高容量负极材料(硅、硅碳复合材料等)更是高达10％
‑
25％，这是因为在首次充放电过程中，负极会不可逆的消耗部分锂形成固体电解质界面层，从而造成首次充放电库伦效率低下以及循环不稳定性等问题，由于负极材料是锂离子的储存介质，由负极引发的首次不可逆容量损失必然导致实际表现出来的容量远低于理论容量，从而阻碍高容量负极材料的商业化应用。为此，人们提出预锂化的概念，预锂化是一种预先在电极中储存锂离子，以此来弥补在首次充放电过程中损耗的锂离子，有效解决首次库伦效率低下问题，从而显著提高容量和循环稳定性。
[0003]目前已有的负极预锂化的方案主要有两种：一种为锂箔预锂化，另一种为锂粉预锂化。
[0004]采用锂箔预锂化的方式时，锂的电位很低，负极与锂箔和电解液接触后，由于电势差的存在，电子自发的从锂箔向负极进行传递，同时Li
+
嵌入到负极完成预锂化；但是预锂化过程结束之后需将锂箔去除，增加了一道工序，另外需要保证接触的锂箔表面具有多孔的特性以利于后续电解液的浸入，预锂化程度不易精确控制，且锂源的利用率往往较为低下，易造成“死锂”。
[0005]采用锂粉预锂化的方式时，将锂粉分散在负极浆料中，之后随着浆料一起涂敷在负极集流体铜箔上完成预锂化。然而，锂粉的价格较为昂贵，并且活性很高，在加工过程中如处置不当容易发生起火甚至爆炸现象，且锂粉与负极浆料制备工程中用到的极性溶剂不相容，因此，采用锂粉进行预锂化具有成本高、安全性差等缺点，与实际大规模应用不兼容。

技术实现思路

[0006]因此，本技术要解决的技术问题在于克服现有技术中负极预锂化的方案工序复杂或安全性差的缺陷，从而提供一种工序简单且安全性高的激光溅射预锂装置。
[0007]为解决上述技术问题，本技术提供的一种激光溅射预锂装置，包括：
[0008]锂箔张紧组件，适于对锂箔进行张紧；
[0009]负极片张紧组件，适于对负极片进行张紧，所述负极片张紧组件设置于所述锂箔张紧组件沿高度方向的相对下方，以使所述负极片位于所述锂箔沿高度方向的相对下方；
[0010]激光发生器，设置于所述锂箔的沿高度方向的相对上方，适于照射所述锂箔以在所述负极片上形成溅射锂层。
[0011]可选的，所述锂箔张紧组件包括第一锂箔张紧辊与第二锂箔张紧辊，所述锂箔先
后绕经所述第一锂箔张紧辊与所述第二锂箔张紧辊并实现张紧；
[0012]所述负极片张紧组件包括第一负极片张紧辊与第二负极片张紧辊，所述负极片先后绕经所述第一负极片张紧辊与所述第二负极片张紧辊并实现张紧。
[0013]可选的，所述负极片与所述锂箔平行设置。
[0014]可选的，所述负极片与所述锂箔的行进速度相同。
[0015]可选的，所述锂箔的宽度b1大于所述负极片的宽度b2；
[0016]所述锂箔沿高度方向的投影与所述负极片重合的区域形成溅射区，所述溅射区沿宽度方向的至少其中一侧形成连接区，所述连接区适于保持所述锂箔沿长度方向的两端连续。
[0017]可选的，所述激光溅射预锂装置还包括：惰性气体发生单元，适于使惰性气体包覆处于所述锂箔张紧组件和所述负极片张紧组件之间的所述锂箔和所述负极片；
[0018]或者，抽真空单元，适于使所述锂箔张紧组件和所述负极片张紧组件之间的所述锂箔和所述负极片处于真空区域内。
[0019]可选的，所述激光发生器适于发射脉冲激光或连续激光。
[0020]可选的，所述激光发生器发射的激光的波长范围为200nm≤λ≤1100nm；功率为10W≤P≤50W。
[0021]可选的，所述负极片与所述锂箔沿高度方向的高度差为h，其中，10mm≤h≤100mm。
[0022]可选的，所述锂箔的厚度为d，其中0.01mm≤d≤0.1mm。
[0023]一种由所述激光溅射预锂装置制备得到的负极片，所述负极片的宽度b2的取值范围为10cm≤b2≤50cm，所述锂箔的宽度b1的取值范围为20cm≤b1≤80cm，且锂箔的宽度大于负极片的宽度。
[0024]本技术技术方案，具有如下优点：
[0025]1.本技术提供的激光溅射预锂装置，通过将负极片设置在锂箔沿高度方向的相对下方，并通过激光发生器产生的激光照射所述锂箔以在所述负极片上形成溅射锂层，通过激光实现可控、快速的预锂化过程，由于激光的烧蚀作用，溅射的锂可以较好地实现与负极片的接触，同时在负极片上易形成多孔致密的锂层，有利于后续电解液的浸润，更好的实现预锂化，且操作简单，后续无需增加移除锂箔的工序，简化了工艺，且可与规模化卷对卷的生产工艺相兼容。
[0026]2.本技术提供的激光溅射预锂装置，通过采用第一锂箔张紧辊与第二锂箔张紧辊来传递锂箔，并采用第一负极片张紧辊与所述第二负极片张紧辊来传递负极片，同时保证负极片与所述锂箔平行设置，从而保证激光预锂过程中负极片和锂箔一直保持平行的状态，且二者距离不变，使负极片每一处的预锂条件相同，保证预锂效果。
[0027]3.本技术提供的激光溅射预锂装置，通过设置锂箔的宽度大于负极片的宽度，从而保证留有未溅射的空白锂箔用来提供卷对卷工艺过程中所需的张力，优选的，可以保证两边留白宽度相等，进而保证锂箔受力均匀且不易断裂，方便未溅射的锂箔进行回收再次利用。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对
具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本技术激光溅射预锂装置的结构示意图；
[0030]图2为本技术锂箔与负极片的相对位置示意图；
[0031]附图标记说明：
[0032]1‑
锂箔，11
‑
第一锂箔放卷辊，12
‑
第二锂箔收卷辊，13
‑
第一锂箔张紧辊，14
‑
第二锂箔张紧辊；101
‑
连接区，102
‑
溅射区；
[0033]2‑
负极片，21
‑
第一负极片放卷辊，22
‑
第二负极片收卷辊，23
‑
第一负极片张紧辊，24
‑
第二负极片张紧辊；201
‑
溅射锂层；
[0034]3‑
激光发生器。
具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光溅射预锂装置，其特征在于，包括：锂箔张紧组件，适于对锂箔(1)进行张紧；负极片张紧组件，适于对负极片(2)进行张紧，所述负极片张紧组件设置于所述锂箔张紧组件沿高度方向的相对下方，以使所述负极片(2)位于所述锂箔(1)沿高度方向的相对下方；激光发生器(3)，设置于所述锂箔(1)的沿高度方向的相对上方，适于照射所述锂箔(1)以在所述负极片(2)上形成溅射锂层(201)。2.根据权利要求1所述的激光溅射预锂装置，其特征在于，所述锂箔张紧组件包括第一锂箔张紧辊(13)与第二锂箔张紧辊(14)，所述锂箔(1)先后绕经所述第一锂箔张紧辊(13)与所述第二锂箔张紧辊(14)并实现张紧；所述负极片张紧组件包括第一负极片张紧辊(23)与第二负极片张紧辊(24)，所述负极片(2)先后绕经所述第一负极片张紧辊(23)与所述第二负极片张紧辊(24)并实现张紧。3.根据权利要求1所述的激光溅射预锂装置，其特征在于，所述负极片(2)与所述锂箔(1)平行设置。4.根据权利要求3所述的激光溅射预锂装置，其特征在于，所述负极片(2)与所述锂箔(1)的行进速度相同。5.根据权利要求3所述的激光溅射预锂装置，其特征在于，所述锂箔(1)的宽度b1大于所述负极片(2)的宽度b2；所述锂箔(1)沿高度方向的投影与所述负极片(2)重合的区域形成溅射区(102)，所述溅射区(102)沿宽度方向的至少其中一侧形成连接区(101)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊国伟，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：