[发明专利]一种向锂离子电池负极片补锂的方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种向锂离子电池负极片补锂的方法。

背景技术

锂离子电池由于具有高电压、高能量密度和长循环寿命的优势，成为应用范围最广的二次电池之一。但随着便携式电子设备微型化、长待机的不断发展，以及电动自行车、电动汽车等大功率、高能量设备的启用，都对作为储能电源的锂离子电池的能量密度的提出了越来越高的要求。

对于负极片来说，在电池的首次充电过程中都会由于固体电解质膜（SEI膜）的形成而消耗部分锂，由此而造成正极材料锂的损失，从而降低了电池的容量，造成首次效率的降低。这在以合金材料（如硅合金和锡合金等）为活性物质的负极片中表现得尤为明显。

为了减少由于电池在首次充放电过程中的不可逆容量带来的电池容量的降低，已有一些专利文献报道了一些解决方法。例如公开号为CN1290209C的中国专利申请提到将锂金属、负极材料和非水液体混合形成浆料，将浆料涂覆到集流体上，然后干燥浆液，辊压后灌注电解液，使锂粉扩散进入活性材料内部。该方法虽然能够提高首次效率，但由于金属锂反应活性较高，整个操作环境需要在无水的干燥环境中进行，而且要严格控制温度，导致工序复杂。另外选择的非水液体在混合过程中不能和金属锂粉反应，此类非水液体大多为易燃易爆的液体，比如该专利申请中提到的四氢呋喃，甲苯和烃类溶剂等。而且后续的涂覆、冷压和卷绕工艺都必须在干燥环境下进行，对环境要求苛刻，负极片制作成本较高。此外，由于锂粉较轻，在浆料中很容易上浮，造成添加的困难。

再如申请号为JP1996027910的日本专利申请采用将金属锂片覆盖在负极片表面，然后卷绕制成电池，然后灌注电解液的方法制备锂离子电池。该方法虽然也能起到补锂的作用，然而负极片能够吸收的锂的量远远小于金属锂片提供的锂，因此会造成嵌锂的不均匀，并导致极片的变形，而且后续循环中也容易出现析锂。

另外，申请号为JP2005038720的日本专利申请则提到采用真空蒸镀的方法在负极片表面蒸发成一层金属锂层，虽然蒸镀的锂层的厚度比金属锂片要薄，然而该过程中金属锂层的厚度较难控制，而且整个过程必须在真空环境下，蒸发效率也较低，后续极片的转移处理也较复杂，成本较高。

此外，还可以采用干粉添加的方法向负极片表面添加锂粉，但是由于锂粉在空气中容易飘浮，会对操作人员造成较大的安全隐患。

有鉴于此，确有必要提供一种向锂离子电池负极片补锂方法，该方法采用“湿法补锂”，能够有效地避免干法补锂时金属锂粉在空气中的漂浮，保证生产安全，而且整个工序简单，成本较低，补锂的量可以通过喷洒或滴加的有机锂溶液的量、喷洒或滴加的时间或者负极片在有机锂溶液中浸泡的时间来加以准确控制，以达到均匀补锂的目的。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种向锂离子电池负极片补锂方法，该方法采用“湿法补锂”，能够有效地避免干法补锂时金属锂粉在空气中的漂浮，保证生产安全，而且整个工序简单，成本较低，补锂的量可以通过喷洒或滴加的有机锂溶液的量、喷洒或滴加的时间来加以准确控制，以达到均匀补锂的目的，以克服现有技术中的补锂技术嵌锂不均匀、不能准确地定量嵌锂、对环境要求苛刻和制作成本高的不足。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种向锂离子电池负极片补锂的方法，在惰性气氛中，将有机锂溶液喷洒或滴加于负极片表面，使有机锂溶液中的锂离子被还原成金属锂并嵌入负极片中，然后干燥负极片。

作为本发明向锂离子电池负极片补锂的方法的一种改进，所述有机锂溶液为正丁基锂的正己烷溶液、叔丁基锂的正己烷溶液和苯基锂的正己烷溶液中的至少一种。正丁基锂、叔丁基锂和苯基锂均能够溶解于正己烷中形成均匀的溶液，便于向负极片进行喷洒或滴加操作。

作为本发明向锂离子电池负极片补锂的方法的一种改进，所述惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛，由于金属锂本身具有较高的活性，若遇到空气中的水或二氧化碳等，容易发生爆炸等安全事故，因此需要在惰性气氛中操作，以保证生产安全。

作为本发明向锂离子电池负极片补锂的方法的一种改进，所述有机锂溶液的制备在惰性气氛中进行，具体操作是将锂粉溶解于有机溶剂中，所述有机溶剂为联苯和二甲氧基乙烷中的至少一种，锂粉溶解于这些溶剂中，其实也是发生了化学反应，锂的价态从0变成了+1，形成的是锂的化合物。