一种负极片和应用该负极片的补锂方法技术

本发明专利技术提供了一种负极片和应用该负极片的补锂方法，本发明专利技术是在负极活性物质层表面引入一种可传导锂离子又可传导电子的薄膜层，利用该薄膜辅助补锂过程，先将金属锂压延至该薄膜层表面，再将粘附有该薄膜的金属锂压延至负极表面，由于该薄膜的存在避免了金属锂直接与负极(特别是硅负极)接触，补锂过程速度过快，导致放热过快发生热失控的问题，整个工艺简单易行，可根据补锂规模控制反应速度，实现大规模补锂的目的。该薄膜层可选择性去除，在要求倍率性能较高的体系中，可将该薄膜层从负极表面机械剥离，使整个体系无任何影响，保证电池性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种负极片和应用该负极片的补锂方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种负极片和应用该负极片的补锂方法。

技术介绍

[0002]现有的负极补锂技术一般都是把金属锂或金属锂的混合物通过各种方式，与负极活性物质直接混合，或通过辊压的方法将金属锂带直接压在负极活性物质层表面，这种直接在负极活性物质层表面压金属锂带的做法存在金属锂与负极活性物质直接接触，反应过快，造成极片大量发热引发安全问题，尤其是在高含量硅负极体系放热更为严重。同时，在量产过程中，补锂后的补锂负极片收卷时热量积累，也容易引发安全问题。

技术实现思路

[0003]针对现有补锂技术中锂源(如金属锂)直接与负极活性物质接触，反应过快导致放热过大，特别是在大量补锂时，热量积累出现热失控，引发起火等安全的问题，本专利技术提供一种负极片和应用该负极片的补锂方法，本专利技术是在负极活性物质层表面引入一薄膜层，所述薄膜层的引入既能保证锂源正常嵌入到负极活性物质层中实现补锂，降低反应速度，从而减少反应释放的热量，提高补锂过程的安全性，同时在补锂完成后，该薄膜层既可以保留，也可以通过机械剥离的方式去除，从而对于整个体系无任何影响。
[0004]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
[0005]一种负极片，所述负极片包括负极集流体、负极活性物质层、薄膜层和金属锂层，所述负极活性物质层设置在负极集流体的至少一侧表面，所述薄膜层设置在负极活性物质层的表面，所述金属锂层设置在薄膜层的表面；所述薄膜层包括聚合物和薄膜导电剂；所述金属锂层包括金属锂。
[0006]根据本专利技术的实施方式，所述薄膜层还包括锂盐。所述聚合物具有一定的传导锂离子的能力，在此基础上，进一步加入锂盐可以增强薄膜层对锂离子的传导能力。
[0007]根据本专利技术的实施方式，所述薄膜层包括如下质量分数的各组分：聚合物40％～80％，锂盐0～50％，薄膜导电剂1％～10％。
[0008]示例性地，所述薄膜层中聚合物的质量百分含量为40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％。所述薄膜层中锂盐的质量百分含量为0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％。所述薄膜层中薄膜导电剂的质量百分含量为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％。
[0009]根据本专利技术的实施方式，所述薄膜层的厚度为1μm～30μm，例如为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、12μm、15μm、16μm、18μm、20μm、22μm、25μm、28μm、30μm。
[0010]根据本专利技术的实施方式，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯和聚丙烯酸甲酯中的至少一种。
[0011]根据本专利技术的实施方式，所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸
锂、六氟锑酸锂、六氟砷酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂或二(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种。
[0012]根据本专利技术的实施方式，所述薄膜导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、石墨烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的至少一种。
[0013]根据本专利技术的实施方式，所述负极活性物质层包括负极活性物质。所述负极活性物质选自碳基负极材料和/或硅基负极材料。在一些实施例中，所述硅基负极材料选自纳米硅、硅氧负极材料(SiOx(0<x<2))或者硅碳负极材料中的至少一种；所述碳基负极材料选自人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳中的至少一种。
[0014]根据本专利技术的实施方式，所述负极活性物质层还包括负极导电剂。在一些实施例中，所述负极导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、石墨烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或几种。
[0015]根据本专利技术的实施方式，所述负极活性物质层还包括负极粘结剂。在一些实施例中，所述负极粘结剂选自羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、环氧树脂、丁二烯类橡胶粘结剂、丙烯腈类粘结剂的一种或几种。
[0016]根据本专利技术的实施方式，所述负极活性物质层中各组分的质量百分含量为：
[0017]90～98wt％的负极活性物质、1～5wt％的负极导电剂、1～5wt％的负极粘结剂。
[0018]根据本专利技术的实施方式，所述负极活性物质层的厚度为20μm～80μm，例如为20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm。
[0019]根据本专利技术的实施方式，所述金属锂为金属锂带或金属锂粉。
[0020]根据本专利技术的实施方式，所述金属锂层的厚度为1μm～10μm，例如为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm。
[0021]根据本专利技术的实施方式，所述负极集流体选自铜箔、涂炭铜箔、打孔铜箔中的一种或几种。
[0022]根据本专利技术的实施方式，所述负极集流体的厚度为5μm～12μm，例如为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、12μm。
[0023]根据本专利技术的实施方式，所述负极片是通过如下方法制备得到的：
[0024]1)准备一包括负极活性物质层的负极片；
[0025]2)准备一薄膜层，所述薄膜层包括聚合物和薄膜导电剂；
[0026]3)将金属锂通过辊压的方式压延到上述薄膜层的第一表面，随后将压延有金属锂的薄膜层压延到上述负极活性物质层的表面，且保证薄膜层的第二表面与负极活性物质层接触。
[0027]根据本专利技术的实施方式，所述薄膜层中包括能够传导锂离子的聚合物以及能够传导电子的薄膜导电剂，当金属锂层与薄膜层接触后，由于薄膜导电剂的存在，金属锂层中的金属锂可以与薄膜层发生微短路，实现电子的导通(即金属锂层中的电子自由移动至负极活性物质层)，同时由于聚合物的导离子特性，接触后可以实现金属锂往负极活性物质层的嵌入(即锂离子迁移至负极活性物质层)，实现了在不加电解液的情况下完成了补锂过程，避免了电解液与金属锂之间的副反应的发生，减少电池内阻增加的风险。不仅如此，由于聚合物对离子传导的速度较慢，因此可以很好地控制金属锂嵌入到负极活性物质层的速度，
避免直接接触导致迅速补锂放热出现热失控的问题。此外，通过调整薄膜层的厚度和各组分的含量，可以控制补锂过程中锂离子的迁移速度，且聚合物的合理选择也可表现出不同的离子传导能力，从而控制补锂反应速度，控制反应热量的释放速度，实现发热量可控，保证安全。
[0028]金属锂通过固相扩散的方式完成补锂后，可根据电池的性能要求选择是否去除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括负极集流体、负极活性物质层、薄膜层和金属锂层，所述负极活性物质层设置在负极集流体的至少一侧表面，所述薄膜层设置在负极活性物质层的表面，所述金属锂层设置在薄膜层的表面；所述薄膜层包括聚合物和薄膜导电剂；所述金属锂层包括金属锂。2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述薄膜层还包括锂盐。3.根据权利要求2所述的负极片，其特征在于，所述薄膜层包括如下质量分数的各组分：聚合物40％～80％，锂盐0～50％，薄膜导电剂1％～10％。4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述薄膜层的厚度为1μm～30μm。5.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯和聚丙烯酸甲酯中的至少一种；和/或，所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、六氟锑酸锂、六氟砷酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂或二...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，李素丽，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：