本发明专利技术公开了一种用于极片电化学预锂的方法及装置。所述方法包括将极片穿过电解液的步骤；其中，极片的上方和下方均设有锂铜复合带，锂铜复合带与极片同时穿过电解液；锂铜复合带的锂金属一侧对应极片的上表面和下表面；极片和锂铜复合带与电池测试仪连接，电池测试仪控制极片对锂金属恒流放电，使锂铜复合带中的锂离子脱离嵌入极片。本发明专利技术能对极片进行连续性的电化学预锂，可产业化程度高；预锂后的电池容量以及容量保持率显著提升，增加产品性能；采用连续性烘烤设计，烘烤后直接进行预锂化过程，简化流程，降低成本；本发明专利技术采用弹性电接触转轴结构，在输送极片与锂带的同时保证电接触稳定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于极片电化学预锂的方法及装置，属于电芯预锂领域。
技术介绍
1、锂离子电池在首次充电过程中，负极表面会和电解液发生反应生成固体电解质膜(sei)，这种电解质膜虽然对锂离子电池的循环稳定性有益，但是会消耗掉正极的锂离子，并且这种反应是不可逆的，因而造成了电池的首次库伦效率(ice)降低，降低了电池的容量。
2、目前，为了解决负极材料首次库伦效率低的问题，人们发展了化学还原法、人造sei膜法和电化学预锂化法，其中电化学预锂化法是一种最直接的解决锂离子负极材料ice低的方法。
3、目前在电化学预锂中大都还在实验探索阶段，难以有效的完成预锂化电芯的批量化生产，预锂操作复杂并且一致性较低，预锂后均匀性以及预锂化程度难以控制，容易导致补锂过多导致析锂的问题。
4、目前有些研发团队在电化学预锂时直接利用锂金属箔作为锂源与导电载体，锂箔逐渐被消耗容易造成电流传输不稳定从而影响预锂化电芯的均匀性以及一致性比较差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于极片电化学预锂的方法及装置，该方法可插入现有成熟的电芯产线，使电化学预锂电芯能够批量化生产，并且使极片上预锂的锂离子更稳定均匀。
2、本专利技术提供的用于极片电化学预锂的方法，包括将极片穿过电解液的步骤；
3、其中，所述极片的上方和下方均设有锂铜复合带，所述锂铜复合带与所述极片同时穿过所述电解液；所述锂铜复合带的锂金属一侧对应所述极片的上表面和下表面；
>4、所述极片和所述锂铜复合带与电池测试仪连接，所述电池测试仪控制所述极片对锂金属恒流放电，使所述锂铜复合带中的锂离子脱离嵌入所述极片。5、上述的方法中，所述极片预锂前进行前置烘烤，含水量小于500ppm；
6、所述电解液的温度为25～60℃。
7、上述的方法中，所述极片与所述锂铜复合带的行进速度一致，不大于1m/min。
8、上述的方法中，所述锂铜复合带与所述极片的间距为0～20mm，但不为零。
9、上述的方法中，所述放电电流不大于0.1a；
10、所述预锂的时间为0.01～24h。
11、上述的方法中，所述预锂结束后还包括对所述极片进行隧道式烘烤的步骤；
12、所述前置烘烤和所述隧道式烘烤的温度为80～90℃。
13、上述的方法中，进入所述电解液之前，所述极片和所述锂铜复合带经过弹性电接触转轴，所述极片和所述锂铜复合带的铜箔层与所述弹性电接触转轴的电接触结构接触，通过导线连接所述电池测试仪。
14、上述的方法中，所述电接触结构为若干个突出于转轴曲面的触点，内部设有弹簧，当所述触点收到外力时，所述弹簧收缩直至触点上表面与弹性电接触转轴曲面平齐。
15、所述锂铜复合带与所述极片流出反应槽经过风淋去除残液，烘干以及收卷。收卷后的极片流入衔接正常电芯生产工序完成电芯制作，锂铜复合带可重复利用直至锂被消耗到指定参数。
16、本专利技术还进一步提供了一种用于极片电化学预锂的装置，包括烘烤系统、收放卷系统、电解液循环系统、废气处理系统、温控系统、风道系统以及电池测试系统；
17、所述烘烤系统包括前置烘箱和隧道式烘箱；
18、所述收放卷系统包括极片收放卷转轴、锂铜复合带收放卷转轴和弹性电接触转轴；
19、所述电解液循环系统包括反应槽、储液槽和液位感应器，用于位感应器，用于维持反应槽中电解液量以及流动性；
20、极片通过极片放卷转轴通过所述前置烘箱后，再经所述弹性电接触转轴和固定转轴进入所述反应槽中，出所述反应槽后经极片收卷转轴收卷；
21、锂铜复合带经锂铜复合带放卷转轴放卷后，再经所述弹性电接触转轴和固定转轴进入所述反应槽中，出所述反应槽后经锂铜复合带收卷转轴收卷；
22、所述装置包括三个所述弹性电接触转轴，用于传输极片和两个锂铜复合带；
23、所述弹性电接触转轴与所述电池测试系统连接；
24、所述温控系统包括极片烘烤温控装置和电解液温控装置，所述极片烘烤温控装置包括加热丝、鼓风机和温度计，用于烘烤极片，所述电解液温控装置包括加热丝和温度计，所述加热丝均匀分布于所述反应槽的槽体中用于控制电解液温度，所述温度计用于实时监控及反馈。
25、所述风道系统置于所述反应槽的尾部出料端，于极片、锂铜复合带上下方设置若干风口，风嘴喷淋方向沿着极片或锂铜复合带自上而下，用于消除极片与锂铜复合带上游离的电解液，电解液挥发气体再由废气处理系统进行处理后排放。
26、具体地，所述电接触结构为若干个突出于转轴曲面的触点，内部设有弹簧，当所述触点收到外力时，所述弹簧收缩直至触点上表面与弹性电接触转轴曲面平齐，完成电连接。
27、本专利技术具有如下有益技术效果：
28、1、能对极片进行连续性的电化学预锂，可产业化程度高。
29、2、预锂后的电池容量以及容量保持率显著提升，增加产品性能。
30、3、采用连续性烘烤设计，烘烤后直接进行预锂化过程，简化流程，降低成本。
31、4、采用弹性电接触转轴结构，在输送极片与锂带的同时保证电接触稳定。
32、5、极片预锂的电芯外观与正常电芯的外观一致，较电芯内置锂源的预锂方式或者较其他预锂方式的安全性能更高，预锂电芯一致性更好。
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【技术保护点】
1.一种用于极片电化学预锂的方法，包括将极片穿过电解液的步骤；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述极片预锂前进行前置烘烤，含水量小于500ppm；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述极片与所述锂铜复合带的行进速度一致，不大于1m/min。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述锂铜复合带与所述极片的间距为1～20mm。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述放电电流不大于0.1A；
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述预锂结束后还包括对所述极片进行隧道式烘烤的步骤；
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：进入所述电解液之前，所述极片和所述锂铜复合带经过弹性电接触转轴，所述极片和所述锂铜复合带的铜箔层与所述弹性电接触转轴的电接触结构接触，通过导线连接所述电池测试仪。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述电接触结构为若干个突出于转轴曲面的触点，内部设有弹簧，当所述触点收到外力时，所述弹簧收缩直至触点上表面与弹性电接触转轴曲面平齐。p>
9.实现权利要求1-8中任一项所述方法的电化学预锂的装置，包括烘烤系统、收放卷系统、电解液循环系统、废气处理系统、温控系统、风道系统以及电池测试系统；
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述电接触结构为若干个突出于转轴曲面的触点，内部设有弹簧，当所述触点收到外力时，所述弹簧收缩直至触点上表面与弹性电接触转轴曲面平齐。
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【技术特征摘要】
1.一种用于极片电化学预锂的方法，包括将极片穿过电解液的步骤；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述极片预锂前进行前置烘烤，含水量小于500ppm；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述极片与所述锂铜复合带的行进速度一致，不大于1m/min。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述锂铜复合带与所述极片的间距为1～20mm。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述放电电流不大于0.1a；
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述预锂结束后还包括对所述极片进行隧道式烘烤的步骤；
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：进入所述电解液之前，所述极片和所...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢强胜，毕超奇，刘超辉，林少雄，谢文杰，王雪友，唐铭，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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