一种正极补锂集流体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种正极补锂集流体及其制备方法和应用，所述制备方法包括：在正极集流体箔材上喷涂有机锂溶液，烘干后得到所述正极补锂集流体。此方法工艺简单、成本低，不仅可精确控制补锂量，而且可以减少电池在首次充放电时的容量损失，提高电池的能量密度，实现多功能化的补锂。化的补锂。

【技术实现步骤摘要】
一种正极补锂集流体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种正极补锂集流体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]相较于铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池，锂离子电池具有能量密度高、功率密度大、工作电压高、循环性能好、寿命长、自放电低和温度适应范围宽等优点。锂离子电池的能量密度和循环寿命与其首次库伦效率和负极固体电解质界面(SEI)膜的形成密切相关，锂离子电池首次充放电过程中，由于SEI膜的形成会消耗部分从正极片迁移过来的锂，由此造成正极材料锂的损失，降低电池容量。正极补锂技术中一般是在正极匀浆的过程中，向其中添加少量的高容量正极材料，在充电的过程中，锂离子从这些高容量正极材料脱出，嵌入到负极中补充首次充放电的不可逆容量，虽然工艺简单，不需要昂贵的补锂设备，但是在正极中添加补锂材料会导致正极活性物质的比例下降，影响了锂离子电池能量密度的进一步提高。
[0003]因此，目前的正极集流体补锂技术虽然可以实现补锂，但补锂的工艺步骤复杂、成本高，补锂量不易控制，并且难以解决锂离子电池在首次充放电时的容量损失。
[0004]综上所述，如何提供一种简单、低成本的正极补锂技术，同时可精确控制补锂量，并抑制电池在首次充放电时的容量损失，提高电池的能量密度，是一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种正极补锂集流体及其制备方法和应用。本专利技术采用喷涂的方式将有机锂溶液喷涂在正极集流体箔材上，制备得到正极补锂集流体，该方法简单且低成本，不仅可以精确地控制补锂量，而且可以减少电池在首次充放电时的容量损失，提高电池的能量密度，实现多功能化的补锂。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种正极补锂集流体的制备方法，所述制备方法包括：
[0008]在正极集流体箔材上喷涂有机锂溶液，烘干后得到所述正极补锂集流体。可选地，所述正极集流体箔材为铝箔；
[0009]可选地，所述有机锂溶液为金属锂溶解在有机溶剂中制备得到的溶液；
[0010]可选地，所述有机锂溶液的浓度为0.01
‑
0.5mol/L，优选为0.2
‑
0.4mol/L。
[0011]可选地，所述有机溶剂包括醚类化合物、酯类化合物、液态烷类化合物、石蜡类碳氢化合物、芳香族碳氢化合物、石油溶剂、烷基胺、多胺类化合物或者碳原子数目小于5的低分子量醇中的任意一种或至少两种的组合。
[0012]可选地，所述醚类化合物包括四氢呋喃、四氢吡喃、2
‑
甲基四氢呋喃、1,3
‑
二氧戊环、4
‑
甲基
‑
1,3
‑
二氧戊环、1,4
‑
二氧六环、二甲醚、异丙醚、正丁基醚、二丁醚、乙二醇二甲
醚、二乙二醇二甲醚、二甲氧甲烷、二甲氧丙烷或二甘醇二甲醚中的任意一种或至少两种的组合。
[0013]可选地，所述酯类化合物包括碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、x
‑
丁内酯、甲酸甲酯、醋酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、丁酸甲酯、丙酸乙酯或丁酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合。
[0014]可选地，所述液态烷类化合物包括正戊烷、正己烷、正庚烷、异辛烷或环己烷中的任意一种或至少两种的组合。
[0015]可选地，所述石蜡类碳氢化合物包括石油醚。
[0016]可选地，所述芳香族碳氢化合物包括萘、蒽、菲、联苯或苯酚中的任意一种或至少两种的组合。
[0017]可选地，所述石油溶剂包括矿物油。
[0018]可选地，所述烷基胺包括甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺、叔丁胺、戊胺或己胺中的任意一种或至少两种的组合。
[0019]可选地，所述多胺类化合物包括乙二胺、N,N'
‑
二甲基乙二胺、哌嗪、二氨基丙烷、二氨基丁烷、二甲基二氨基丁烷、三(氨基乙基)胺、叔苯甲基胺、叔磺基胺、N
‑
苯甲基或N
‑
甲基癸酸胺中的任意一种或至少两种的组合。
[0020]可选地，所述碳原子数目小于5的低分子量醇包括乙醇、丙醇或丁醇中的任意一种或至少两种的组合。
[0021]可选地，所述有机溶剂包括主溶剂和辅溶剂。可选地，所述主溶剂包括乙酸乙酯和/或四氢呋喃，优选为乙酸乙酯。
[0022]可选地，所述辅溶剂包括异丙醇、正己烷、环己烷、乙醇或乙酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合，优选为异丙醇。
[0023]可选地，所述主溶剂和所述辅溶剂的种类不相同。
[0024]可选地，所述主溶剂在所述有机溶剂中的浓度为0.05
‑
0.5mol/L。
[0025]可选地，所述喷涂的时间为3
‑
5min。
[0026]可选地，所述喷涂的速率为0.1
‑
3mL/min，优选为0.3
‑
0.8mL/min。
[0027]可选地，所述喷涂的过程在惰性气氛中进行，所述惰性气氛中的气体包括氩气、氮气或氦气中的任意一种或至少两种的组合。
[0028]可选地，所述烘干的温度为20
‑
300℃，时间为5min
‑
12h。
[0029]可选地，所述烘干的温度为80
‑
150℃，时间为3
‑
10h。
[0030]可选地，所述烘干的方式包括加热正极集流体箔材、对正极集流体箔材施加真空或负压、惰性气体对正极集流体箔材吹拂或自然挥发中的任意一种或至少两种的组合。
[0031]作为优选的技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
[0032](1)在惰性气氛中，将金属锂溶解在有机溶剂中，得到浓度为0.01
‑
0.5mol/L的有机锂溶液；
[0033](2)在惰性气氛中，将步骤(1)所述有机锂溶液以0.1
‑
3mL/min的速率喷涂在正极集流体箔材上，喷涂时间为3
‑
5min，喷涂后在20
‑
300℃下烘干5min
‑
12h，得到正极补锂集流体。
[0034]第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的制备方法制备得到的正极补锂集流
体，所述正极补锂集流体包括正极集流体箔材和位于所述正极集流体箔材表面的补锂层；
[0035]可选地，所述补锂层的厚度为1
‑
4μm。
[0036]可选地，所述正极集流体箔材的厚度为8
‑
12μm。
[0037]第三方面，本专利技术提供一种补锂正极，所述补锂正极包括如第二方面所述的正极补锂集流体和位于正极补锂集流体表面的活性物质层。
[0038]第四方面，本专利技术提供一种锂离子电池，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极补锂集流体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在正极集流体箔材上喷涂有机锂溶液，烘干后得到所述正极补锂集流体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述正极集流体箔材为铝箔；优选地，所述有机锂溶液为金属锂溶解在有机溶剂中制备得到的溶液；优选地，所述有机锂溶液的浓度为0.01
‑
0.5mol/L，优选为0.2
‑
0.4mol/L。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括醚类化合物、酯类化合物、液态烷类化合物、石蜡类碳氢化合物、芳香族碳氢化合物、石油溶剂、烷基胺、多胺类化合物或者碳原子数目小于5的低分子量醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述醚类化合物包括四氢呋喃、四氢吡喃、2
‑
甲基四氢呋喃、1,3
‑
二氧戊环、4
‑
甲基
‑
1,3
‑
二氧戊环、1,4
‑
二氧六环、二甲醚、异丙醚、正丁基醚、二丁醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二甲氧甲烷、二甲氧丙烷或二甘醇二甲醚中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述酯类化合物包括碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、x
‑
丁内酯、甲酸甲酯、醋酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、丁酸甲酯、丙酸乙酯或丁酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述液态烷类化合物包括正戊烷、正己烷、正庚烷、异辛烷或环己烷中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述石蜡类碳氢化合物包括石油醚；优选地，所述芳香族碳氢化合物包括萘、蒽、菲、联苯或苯酚中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述石油溶剂包括矿物油；优选地，所述烷基胺包括甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺、叔丁胺、戊胺或己胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述多胺类化合物包括乙二胺、N,N'
‑
二甲基乙二胺、哌嗪、二氨基丙烷、二氨基丁烷、二甲基二氨基丁烷、三(氨基乙基)胺、叔苯甲基胺、叔磺基胺、N
‑
苯甲基或N
‑
甲基癸酸胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述碳原子数目小于5的低分子量醇包括乙醇、丙醇或丁醇中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括主溶剂和辅溶剂；所述主溶剂包括乙酸乙酯和/或四氢呋喃，优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦季成，丁水涔，
申请(专利权)人：重庆太蓝新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：