一种负极补锂工艺及负极片制造技术

本发明专利技术提供一种负极补锂工艺，其包括以下步骤：S1.在环境温度为T1的条件下，将单质锂分散于非水溶剂中，形成补锂液，其中，T1高于非水溶剂的熔点且低于非水溶剂的沸点；S2.将补锂液布施在负极片的负极活性涂层表面；S3.在环境温度为T2的条件下，使附着在负极片上的非水溶剂挥发，同时，在此过程中持续移动负极片，其中，T2满足：T2不低于非水溶剂的沸点，且，T2－T1≤20℃。上述负极补锂工艺操作简便，具有较高的施工安全性，而且，上述工艺将T1以及T2之间的差值控制在一定范围内，由此制得的负极片能够保持其原有的剥离力大小，且具备良好的循环性能。环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种负极补锂工艺及负极片


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体地，涉及一种负极补锂工艺及负极片。

技术介绍

[0002]纯电动汽车续航里程用户最关心的参数，其能有效消除驾驶员的里程焦虑。现阶段纯电动汽车的续航里程为400
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500km左右，如何继续提升电池能量密度从而提升其搭配的电动汽车的续航里程成为各个电池厂创新的方向。
[0003]在锂电池首次充电的过程中，电解液会在负极表面还原分解，形成固体电解质相界面(SEI)膜，消耗锂离子，造成首次循环和库伦效率(ICE)偏低，降低锂电池容量和能量密度。预锂化则是通过补锂，降低锂离子的损失，达到提高电池容量和能量密度的效果。
[0004]目前，在负极片的负极活性涂层表面补充单质锂粉是行业内广泛产业化应用的补锂方式。然而，单质锂具有高反应活性，遇水会发生激烈的化学反应，由此会导致锂粉失效，而将失效的锂粉布施在负极活性涂层的表面，不仅仅无法发挥预锂化作用，甚至会转化成死锂，进而导致负极析锂，对应用该负极的锂电池的循环稳定性产生不利影响。
[0005]为了能够实现有效的负极补锂，现有技术针对负极补锂工艺展开了一定的探索。
[0006]如申请号为CN201210237240的现有技术，其公开了一种向锂离子电池负极片补充锂粉的方法，包括：(1)冷压后的负极片放置在收放卷机构上，并将锂粉放置于喂料机构中，喂料机构位于负极片上方；(2)加入电场，打开喂料机构，使锂粉在电场的作用下吸附于负极片的表面；(3)对吸附有锂粉的负极片进行滚压。该方法通过电场提供的静电效应，可以控制锂粉的运动，从而使锂粉能够分散在负极片表面。但是，上述过程中包括了需要使单质锂粉悬浮在空气中的操作，由于单质锂粉反应活性较高，悬浮在空气中单质锂粉容易会引起爆炸。另一方面，悬浮在空气中单质锂粉易被人体器官组织吸收导致锂中毒，引起中枢神经系统中毒和肾脏衰竭。同时该工艺在实际操作过程中需要特殊的高精度静电场设备、补锂量监测困难，导致工序复杂。
[0007]再如申请号为专利CN112038582A的现有技术，其公开一种补锂装置及补锂方法。该补锂方法包括：向负极片的第一表面喷涂粘结剂；向所述负极片的第一表面涂覆锂粉；将第一隔膜与所述负极片的第一表面粘附。该方法依然涉及了使单质锂粉悬浮在空气中的操作，不能彻底解决悬浮的锂粉可能会发生爆炸燃烧等安全问题。同时，上述方法需要利用粘结剂实现锂粉在负极活性涂层的表面牢固附着，然而，在锂源与负极片之间引入粘结剂，会给锂粉的嵌入传播造成了空间阻隔，一定程度上降低了补锂的效果。
[0008]综上所述，亟待开发一种简单而安全、有效的负极补锂工艺。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种负极补锂工艺及负极片，以通过便捷可控的操作完成负极的有效预锂化。
[0010]根据本专利技术的一个方面，提供一种负极补锂工艺，其包括以下步骤：S1.在环境温
度为T1的条件下，将单质锂分散于非水溶剂中，形成补锂液，其中，T1高于非水溶剂的熔点且低于非水溶剂的沸点；S2.将补锂液布施在负极片的负极活性涂层表面；S3.在环境温度为T2的条件下，使附着在负极片上的非水溶剂挥发，同时，在此过程中持续移动负极片，其中，T2满足：T2不低于非水溶剂的沸点，且，T2－T1≤20℃。其中，T2与T1之间的差值可以是10℃、15℃、16℃、19℃、20℃等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。在上述负极补锂工艺中，通过将单质锂分散于非水溶剂中制成补锂液，在对负极活性涂层布施补锂液的过程中，补锂液中的单质锂能够附着在非水溶剂提供的液态分散介质中，从而可以完全省略使锂粉悬浮在空气中的操作，并且非水溶剂能够对分散在其中的单质锂起到一定的包裹作用，从而隔绝了单质锂与空气中的水分接触，由此有效地降低了单质锂遇水发生激烈化学反应的概率，从而使得负极补锂工艺的安全性得到有效的提高。此外，通过依附于液态分散介质，补锂液中的单质锂可以随着液态分散介质在负极活性涂层的表面充分铺展、均匀分布，有利于来源于补锂液中的单质锂能够均匀地分布在负极活性涂层中，而上述非水溶剂还能够对单质锂起到一定的粘附作用，从而无需在负极补锂的过程中引入用于实现单质锂与正极活性涂层复合的粘结剂。值得注意的是，在实施上述负极补锂工艺的过程中，将制备补锂液的环境温度T1以及烘干负极片的环境温度T2之间的差值控制在一定范围内，由此制得的负极片能够保持其原有的剥离力大小，且具备良好的循环性能。
[0011]优选地，非水溶剂为乙胺。乙胺(别名氨基乙烷，化学式为C2H7N)是单质锂的良好溶剂，溶解后产生[Li(RNH2)4]+
和溶剂化电子，在本专利技术中利用乙胺作为补锂液的溶剂，能够为单质锂提供分散性良好的液态分散介质，单质锂能够稳定地存在于液态的乙胺溶液中，进一步避免了单质锂向空气中逸散。而乙胺同时也具有极易挥发的特性，其沸点为17℃，在高于其沸点的温度下乙胺转化为无色气体挥发，从而容易与补锂液中的单质锂分离，乙胺挥发后补锂剂中的单质锂直接附着在负极活性涂层的表面。
[0012]优选地，1℃≤T1≤16℃。其中，T1可以是1℃、6℃、10℃、12℃、16℃等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。如上所述，由于乙胺的沸点为17℃，基于乙胺的沸点对T1的温度范围进行限定，使乙胺在配制补锂液的过程中保持液态。
[0013]优选地，17℃≤T2≤40℃。其中，T2可以是17℃、22℃、25℃、35℃、37℃、40℃等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。当T2达到上述范围内，可以确保乙胺能够在S3的操作过程中完全气化，且不至于温度过高而对单质锂的分布产生不利影响。
[0014]优选地，在S3中，以3～5m/min的走带速度持续移动负极片。其中，走带速度可以是3m/min、3.5m/min、4m/min、4.5m/min、5m/min等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，在S3中，负极片的走带距离≥75米。其中，走带距离可以是75米、80米、85米、90米、95米等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]通过对走带速度和/或走带距离的调节，附着在负极片表面的乙胺能够充分挥发，避免残留的乙胺对负极片或应用其的锂离子电池的性能产生不利影响。
[0017]优选地，在补锂液中，单质锂的浓度为15～25g/L。其中，补锂液中的单质锂的浓度为可以是15g/L、18g/L、20g/L、23g/L、25g/L等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其
他未列举的数值同样适用。使补锂液中的单质锂浓度达到上述范围内，一方面能够保证补锂液中含有足量的单质锂，另一方面避免单质锂在补锂液中的浓度过高导致分布均匀性下降。
[0018]优选地，在S2中，通过喷涂的方式实现补锂液在负极活性涂层的表面的布施，喷涂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极补锂工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1.在环境温度为T1的条件下，将单质锂分散于非水溶剂中，形成补锂液，其中，所述T1高于所述非水溶剂的熔点且低于所述非水溶剂的沸点；S2.将所述补锂液布施在负极片的负极活性涂层表面；S3.在环境温度为T2的条件下，使附着在所述负极片上的所述非水溶剂挥发，同时，在此过程中持续移动所述负极片，其中，所述T2满足：所述T2不低于所述非水溶剂的沸点，且，T2－T1≤20℃。2.如权利要求1所述负极补锂工艺，其特征在于：所述非水溶剂为乙胺。3.如权利要求2所述负极补锂工艺，其特征在于：1℃≤T1≤16℃。4.如权利要求2所述负极补锂工艺，其特征在于：17℃≤T2≤40℃。5.如权利要求4所述负极补锂工艺，其特征在于：在所述S3中，以3～5m/min的走带...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪瑞，朱伟华，魏海涛，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：