一种用于电化学预锂的复合膜及预锂方法技术

技术编号：40668192 阅读：2 留言：0更新日期：2024-03-18 19:03

本发明专利技术公开了一种用于电化学预锂的复合膜及预锂方法。所述复合膜包括绝缘底膜；绝缘底膜上复合有铜箔和锂金属；复合膜沿其上的压痕弯折后能包裹电芯，此时，复合膜的A区和C区对应电芯的侧面，B区对应电芯的底面，D区对应电芯的正面；A区、B区和C区为依次复合的绝缘底膜、铜箔和锂金属；D区为依次复合的绝缘底膜和所述铜箔，铜箔向外延伸形成一极耳。本发明专利技术利用所述复合膜对电芯进行包裹，实现锂源与负极片的电路连接，入壳注液后锂离子会在电势差的作用下由负极极片边缘向中心迁移，达到电芯预锂的目的。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于电化学预锂的复合膜及预锂方法，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在电芯内部内置锂源，锂源与电芯负极连接，注液后在电势差的作用下锂离子会慢慢迁移到电芯负极极片上，并且大都将锂源置于电芯上下两面的位置，虽然能起到一定效果，但由于锂离子迁移的通道在电芯侧面，所以迁移路程较长，尤其是远处的锂消耗不完全，存在安全风险。并且会随着锂离子的消耗，电芯表面会不平整，受力时会影响极片界面从而影响电芯稳定性。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种用于电化学预锂的复合膜及预锂方法，本专利技术利用复合铜箔和锂金属的复合膜对电芯进行包裹，通过注液后锂离子会在电势差的作用下由负极极片边缘向中心迁移，达到电芯预锂的目的。

2、本专利技术提供的用于电化学预锂的复合膜，包括绝缘底膜；其中，所述绝缘底膜上复合有铜箔和锂金属；

3、所述复合膜沿其上的压痕弯折后能包裹电芯，此时，所述复合膜的a区和c区对应所述电芯的侧面，所述复合膜的b区对应所述电芯的底面，所述复合膜的d区对应所述电芯的正面，所述复合膜的e区对应所述电芯的反面；

4、所述a区、所述b区和所述c区为依次复合的所述绝缘底膜、所述铜箔和所述锂金属；

5、所述d区为依次复合的所述绝缘底膜和所述铜箔，所述铜箔向外延伸形成一极耳，预锂时与所述电芯的负极焊接到一起，铜箔作为导电介质实现电芯负极与锂源短接的效果；

6、所述e区为所述绝缘底膜。

7、上述的复合膜中，所述绝缘底膜可为聚酯薄膜或聚乙烯薄膜；

8、所述绝缘底膜的厚度为1～500μm，优选20～100μm。

9、上述的复合膜中，所述铜箔的厚度可为5～50μm，优选5～10μm，作为锂金属与负极片的导电介质。

10、上述的复合膜中，所述锂金属的厚度为10～500μm，优选100～200μm。

11、上述的复合膜中，所述铜箔和所述锂金属通过热压、压延或粘黏的方式复合。

12、在所述复合膜的基础上，本专利技术提供了一种化学预锂的方法，包括如下步骤：

13、采用所述复合膜包裹电芯，入壳注液后，静置进行预锂，由于所述电芯的负极与所述锂金属之间存在电势差，锂离子从所述锂金属上脱落迁移到所述电芯的负极，由负极边缘往中心扩散，因此静置即实现自动预锂；

14、按照下述方式包裹所述电芯：

15、使所述复合膜的所述a区和所述c区对应所述电芯的侧面，所述复合膜的所述b区对应所述电芯的底面，如此，锂离子向负极内部扩散时可以大大减少迁移距离，预锂效率也就相应提升，可以在有限的时间内使所述复合膜上的锂消耗的更加完全，从而增加预锂化电芯的安全性；

16、所述复合膜的所述d区对应所述电芯的正面；所述极耳对应所述电芯的负极耳。

17、采用所述复合膜包裹所述电芯之前，在所述电芯外缠绕隔膜，以防止极片与锂金属直接接触，提高预锂电芯安全性。

18、所述预锂的温度为在25℃～60℃，时间为24h～96h。

19、本专利技术预锂过程中，任何有锂金属暴露在空气中的流程工序的露点要小于-40℃。

20、常规电芯生产流程一般焊接后进行绝缘膜安装，本专利技术例需先安装复合膜再进行极耳焊接，复合膜上的铜极耳与电芯负极焊接到一起；或焊接后进行绝缘膜安装，然后进行二次焊接将复合膜上的铜极耳与电芯负极焊接到一起。

21、采用本专利技术方法进行预锂时，锂离子会沿着负极边缘往内部扩散，所以锂源置于电芯侧面与电芯底部时锂离子迁移的距离最短，预锂速率以及预锂效果较其他位置更为明显，并且绝缘底膜上的锂更容易消耗完全，增加了预锂电芯的安全性能。本专利技术主要利用复合有金属锂的绝缘底膜代替常规聚酯薄膜，对目前正常电芯生产工艺稍微进行改动即可完成预锂电芯的批量化生产，并且制造成本较低。

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【技术保护点】

1.一种用于电化学预锂的复合膜，包括绝缘底膜；其特征在于：所述绝缘底膜上复合有铜箔和锂金属；

2.根据权利要求1所述的复合膜，其特征在于：所述绝缘底膜为聚酯薄膜或聚乙烯薄膜；

3.根据权利要求1或2所述的复合膜，其特征在于：所述铜箔的厚度为5～50μm。

4.根据权利要求1或2所述的复合膜，其特征在于：所述锂金属的厚度为10～500μm。

5.根据权利要求1或2所述的复合膜，其特征在于：所述铜箔和所述锂金属通过热压、压延或粘黏的方式复合。

6.权利要求1-5中任一项所述复合膜在电芯预锂中的应用。

7.一种电化学预锂的方法，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：采用所述复合膜包裹所述电芯之前，在所述电芯外缠绕隔膜。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述预锂的温度为在25℃～60℃，时间为24h～96h。

【技术特征摘要】

1.一种用于电化学预锂的复合膜，包括绝缘底膜；其特征在于：所述绝缘底膜上复合有铜箔和锂金属；

2.根据权利要求1所述的复合膜，其特征在于：所述绝缘底膜为聚酯薄膜或聚乙烯薄膜；

3.根据权利要求1或2所述的复合膜，其特征在于：所述铜箔的厚度为5～50μm。

4.根据权利要求1或2所述的复合膜，其特征在于：所述锂金属的厚度为10～500μm。

5.根据权利要求1或2所述的复...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢强胜，毕超奇，刘超辉，谢文杰，王雪友，唐铭，林少雄，
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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