一種鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法，包括以下步驟：將陽極漿料涂覆在陽極集流體上，烘干，制得包括陽極膜片的待補鋰的陽極片；用電解液浸潤待補鋰的陽極片，陽極膜片被充分浸潤后，將陽極膜片與金屬鋰雙通道接觸，得到富鋰陽極片，其中，接觸時的溫度為10~150℃，壓強(qiáng)小于100MPa，時間小于10h。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明專利技術(shù)金屬鋰和陽極膜片之間同時形成離子通道和電子通道，陽極材料與金屬鋰之間本身存在的電勢差能夠促使金屬鋰快速離子化形成鋰離子，通過電解液傳輸嵌入陽極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部，最終達(dá)到快速補鋰的目的。此外，本發(fā)明專利技術(shù)工藝簡單，極易實現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)。?

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于鋰離子電池
，特別涉及。
技術(shù)介紹
1991年，日本索尼公司創(chuàng)造性的采用碳材料作為鋰離子電池陽極材料，為鋰離子電池領(lǐng)域帶來了革命性的變化。自此之后，鋰離子電池技術(shù)迅猛發(fā)展，在移動電話、攝像機(jī)、筆記本電腦以及其他便攜式電器上面大量運用。鋰離子電池具有諸多優(yōu)點，例如電壓高、體積小、質(zhì)量輕、比能力高、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小和循環(huán)壽命長等，是二十一世紀(jì)理想的移動電器電源、電動汽車電源以及儲電站用儲電器。但隨著便攜式電子設(shè)備微型化和長待機(jī)化的不斷發(fā)展，這些設(shè)備對鋰離子電池的能量密度的提出了越來越高的要求。對于現(xiàn)有的陽極材料而言，在首次充電過程中均會形成固體電解質(zhì)膜(SEI膜)，從而消耗一部分來自正極材料中的鋰離子，最終導(dǎo)致電芯的首次庫倫效率低于100%。例如石墨材料的首次庫倫效率在90%左右，而合金陽極首次效率更低，以硅陽極材料為例，其首次庫倫效率之間659Γ85%之間。為了較大幅度的提高電芯的能量密度，就有必要提高電芯的首次庫倫效率。為了達(dá)到提高電芯首次庫倫效率的目的，國內(nèi)外專家均展開了廣范的研究，并取得了ー些成果公開號為CN1290209C的中國專利申請?zhí)岬綄嚱饘佟㈥枠O材料和非水液體混合形成漿料，將漿料涂覆到集流體上，然后干燥漿液；該方法雖然能夠起到補鋰作用，最終實現(xiàn)提高電芯的首次庫倫效率的目的，但是整個電芯的生產(chǎn)エ藝必須在干燥室內(nèi)完成，同時金屬鋰與陽極材料共混難度大，因此生產(chǎn)成本較高。申請?zhí)枮镴P1996027910的日本專利申請采用將金屬鋰片覆蓋在陽極片表面，然后卷繞制成電池，再灌注電解液的方法制備鋰離子電池，使用該方法補鋰時，電芯組裝成型后，金屬鋰片很容易刺穿隔離膜導(dǎo)致陰陽極短路；同吋，由于很難制備得到較薄的金屬鋰片，因此往往導(dǎo)致陽極片能夠吸收的鋰的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于金屬鋰片提供的鋰，使得電芯出現(xiàn)析鋰、循環(huán)性能差等問題。有鑒于此，確有必要提供ー種エ藝簡單、成本低廉并且能夠有效地控制對陽極片的補鋰量和補鋰均勻性的鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法，采用該方法能夠有效提高電芯的首次庫倫效率，從而較大幅度的提高電芯的能量密度，同時還能保證電池的安全性能和循環(huán)性能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種エ藝簡單、成本低廉并且能夠有效地控制對陽極片的補鋰量和補鋰均勻性的鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法，采用該方法能夠有效提聞電芯的首次庫倫效率，從而較大幅度的提聞電芯的能量密度，同時還能保證電池的安全性能和循環(huán)性能，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的補鋰方法エ藝較復(fù)雜、成本較高、不能有效控制補鋰量、安全性不足，并有可能導(dǎo)致電池的循環(huán)性能變差的不足。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案。，包括以下步驟步驟一，將陽極漿料涂覆在陽極集流體上，烘干，制得包括陽極膜片的待補鋰的陽極片，其中，整個制備過程中的環(huán)境濕度小于3%，并且該待補鋰的陽極片可以為烘干后冷壓前、冷壓后、分條后或者焊接極耳后的陽極極片。步驟ニ，用電解液浸潤第一歩制得的待補鋰的陽極片，陽極膜片被充分浸潤后，將陽極膜片與金屬鋰雙通道接觸，從而在陽極膜片與金屬鋰之間形成電流，使鋰離子從金屬鋰嵌入陽極膜片中，得到富鋰陽極片，其中，接觸時的溫度為1(T150°C，壓強(qiáng)小于lOOMPa，時間小于10h。作為本專利技術(shù)鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法的一種改進(jìn)，步驟ニ所述電解液中鋰離子的濃度為O. Of 3mol/L。此外，還可以調(diào)節(jié)電解液的粘度、添加劑的種類和添加劑的含量。通過調(diào)節(jié)鋰鹽濃度、電解液粘度和添加劑種類及含量，可以有效的調(diào)節(jié)SEI膜的生成速度及鋰離子從金屬鋰向陽極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部的傳輸速度；從而使得電芯形成更好的SEI膜，具有更好的電化學(xué)性能。作為本專利技術(shù)鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法的一種改進(jìn)，步驟一所述的待補鋰的陽極片中的陽極膜片的水含量不超過300ppm。因為金屬鋰比較活潑，如果待補鋰的陽極片中的水含量太高，會使得金屬鋰與水發(fā)生反應(yīng)，造成燃燒、爆炸等安全問題，影響生產(chǎn)的進(jìn)行。作為本專利技術(shù)鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法的一種改進(jìn)，步驟ニ所述的雙通道接觸為電子通道接觸和離子通道接觸。作為本專利技術(shù)鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法的一種改進(jìn)，所述電子通道接觸為陽極膜片與金屬鋰直接接觸形成的電子傳輸通道。作為本專利技術(shù)鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法的一種改進(jìn)，所述離子通道接觸為陽極膜片通過電解液與金屬鋰間接接觸形成的鋰離子傳輸通道。當(dāng)鋰離子通道和電子通道同時連通時，陽極片上涂覆的陽極材料與金屬鋰之間本身存在的電勢差能夠促使金屬鋰快速離子化形成鋰離子，通過電解液傳輸嵌入陽極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部，最終達(dá)到快速補鋰的目的。作為本專利技術(shù)鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法的一種改進(jìn)，步驟ニ所述的金屬鋰為金屬鋰帶。金屬鋰帶為鋰金屬宏觀體，因此無需將金屬鋰與陽極漿料共混，而且方法エ藝簡單，成本低廉，極易實現(xiàn)エ業(yè)化批量生產(chǎn)。作為本專利技術(shù)鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法的一種改進(jìn)，步驟ニ所述陽極膜片與金屬鋰的接觸溫度為25 100°C，接觸壓カ為O. OOf lOMPa，接觸時間為Is lOmin，這是優(yōu)選的范圍。作為本專利技術(shù)鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法的一種改進(jìn)，步驟ニ所述陽極膜片與金屬鋰的接觸溫度為50°C，接觸壓カ為2MPa，接觸時間為2min，這是較佳的選擇。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法至少具有如下優(yōu)點。第一，本專利技術(shù)需要在補鋰之前，讓陽極膜片被電解液充分浸潤，然后將金屬鋰與陽極膜片表面接觸，此時，電解液將金屬鋰和陽極膜片連接在一起形成離子通道，而金屬鋰和陽極膜片直接連接在一起形成電子通道，當(dāng)鋰離子通道和電子通道同時連通時，相當(dāng)于在金屬鋰與陽極膜片之間形成了電流，并且陽極膜片上的陽極材料與金屬鋰之間本身存在的電勢差能夠促使金屬鋰快速離子化形成鋰離子，鋰離子再通過電解液傳輸嵌入陽極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部，最終達(dá)到快速補鋰的目的。第二，操作エ藝方面，本專利技術(shù)可以非常簡單的通過控制金屬鋰與陽極膜片接觸時的溫度和壓カ，從而控制鋰離子從金屬鋰向陽極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部的傳輸速度；通過控制金屬鋰與陽極膜片接觸的時間，從而控制鋰離子從金屬鋰向陽極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部的傳輸時間，最終很簡單的實現(xiàn)了對補鋰總量的控制，并實現(xiàn)向陽極膜片均勻補鋰的目的，從而有效提高電芯的首次庫倫效率，較大幅度地提高電芯的能量密度，并防止電芯出現(xiàn)析鋰、析出的金屬鋰刺穿電池中的隔膜導(dǎo)致的安全問題，保證電池的循環(huán)性能。總之，金屬鋰與陽極膜片接觸時的溫度越高、壓カ越大、時間越長則補鋰量越多；但是溫度過高吋，電解液分解速度加快，從而對陽極膜片造成很大的破壞；而壓カ越大時，金屬鋰的變形越嚴(yán)重，補鋰一致性越難保證，且對陽極膜片的破壞越嚴(yán)重；而補鋰時間越長，設(shè)備的產(chǎn)能越低；因此在綜合考慮以上因素后確定了補鋰過程中金屬鋰與陽極膜片接觸時的溫度、壓カ和時間的范圍。第三，本專利技術(shù)所使用的鋰為體積較大的宏觀金屬鋰，無需將金屬鋰與陽極漿料共混，同時所使用的陽極片為涂覆后的陽極片，因此該方法エ藝簡單，成本低廉，極易實現(xiàn)エ業(yè)化批量生產(chǎn)。此外，本專利技術(shù)還提供了另外ー種鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法，包括以下步驟步驟一，將陽極漿料涂覆在陽極集流體上，烘干，制得包括陽極膜片的待補鋰的陽極片；步驟ニ，用電解液浸潤第一歩制得的待補鋰的陽極片，陽極本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種鋰離子電池富鋰陽極片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一，將陽極漿料涂覆在陽極集流體上，烘干，制得包括陽極膜片的待補鋰的陽極片；步驟二，用電解液浸潤第一步制得的待補鋰的陽極片，陽極膜片被充分浸潤后，將陽極膜片與金屬鋰雙通道接觸，從而在陽極膜片與金屬鋰之間形成電流，使鋰離子從金屬鋰嵌入陽極膜片中，得到富鋰陽極片，其中，接觸時的溫度為10~150℃，壓強(qiáng)小于100MPa，時間小于10h。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：方宏新，游從輝，徐延杰，曹福彪，張柏清，
申請(專利權(quán))人：東莞新能源科技有限公司，寧德新能源科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：