[发明专利]一种制备复合锂金属负极的装置及制备方法

说明书

本发明涉及一种制备复合锂金属负极的装置及制备方法。包括依次设置的第一背辊、第一过渡辊、第二背辊、第二过渡辊及压辊，第一背辊及第二背辊的下方设有第一池体及第二池体，第一池体及第二池体内分别盛有液态锂金属，涂覆有氧化石墨烯的集流体绕经第一背辊、第一过渡辊、第二背辊、第二过渡辊及压辊，且集流体分别与第一池体及第二池体内的液态锂金属相接触。由上述技术方案可知，本发明通过第一背辊、第一过渡辊、第二背辊、第二过渡辊来传送集流体，通过第一池体及第二池体内的液态锂金属对涂覆有氧化石墨烯的集流体产生反应，通过压辊对集流体进行辊压形成复合锂金属负极，整个装置可以实现复合锂金属负极的规模化生产，安全可靠，效率高。

技术领域

本发明涉及一种制备复合锂金属负极的装置及制备方法。

背景技术

近年来，锂离子电池开始大规模应用于新能源汽车，对锂离子电池的要求也日益升高，特别是其电池能量密度的要求。目前的纯电动新能源汽车的续航里程集中在200～400公里，与大众的预期还有差距，进一步提升电池的能量密度势在必行。

锂金属负极由于最高的理论容量(3860mAh/g)和最低的电化学电势被认为是未来最具前景的锂离子电池负极材料之一，有希望在不远的将来应用于高能量密度的电池。传统制备纯锂金属负极的方法主要有：1)通过锂锭的压延制成锂箔，再与集流体复合在一起；2)通过物理气相沉积的方式在集流体上镀锂金属及其保护层。以上方法生产的锂金属负极存在容易产生锂枝晶以及循环过程中不断的相变等问题，而通过采用和氧化石墨烯进行复合的方式制备复合锂金属负极将有效改善上述问题，但是目前该复合锂金属负极无法使用上述方式制备，没有有效的大批量生产的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备复合锂金属负极的方法，该方法可实现复合锂金属负极的大规模生产，并且安全可靠，效率高。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括依次设置的第一背辊、第一过渡辊、第二背辊、第二过渡辊及压辊，所述的第一背辊及第二背辊的下方设有第一池体及第二池体，所述的第一池体及第二池体内分别盛有液态锂金属，所述第一背辊及第二背辊的下端辊面低于第一池体及第二池体液面的高度，涂覆有氧化石墨烯的集流体依次绕经第一背辊、第一过渡辊、第二背辊、第二过渡辊及压辊，且集流体在绕经第一背辊及第二背辊时分别与第一池体及第二池体内的液态锂金属相接触。

由上述技术方案可知，本发明通过设置第一背辊、第一过渡辊、第二背辊、第二过渡辊来传送集流体，通过第一池体及第二池体内的液态锂金属对涂覆有氧化石墨烯的集流体产生反应，通过压辊对集流体进行辊压形成复合锂金属负极，整个装置可以实现复合锂金属负极的规模化生产，且安全可靠，效率高。

本发明还提供了一种制备复合锂金属负极的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

(1)将氧化石墨烯涂覆在集流体上并烘干成卷；

(2)对烘干成卷后的集流体进行抽真空处理，通过第一背辊放卷该集流体至第一池体中，使集流体与第一池体内的液态锂金属进行第一次接触，完成还原预处理；

(3)继续通过第二背辊放卷该集流体至第二池体中，使集流体与第二池体内的液态锂金属进行第二次接触；

(4)将第二次接触后的集流体经压辊辊压，制成薄片型的复合锂金属负极。

所述的步骤(1)中，氧化石墨烯的涂覆方式为挤压式涂覆、微凹版涂覆、转移式涂覆及浸涂覆中的一种，单面的涂覆厚度为5～50μm。

所述的步聚(1)中，集流体为薄片卷材，氧化石墨烯为浆料。

所述的步骤(1)中，烘干的温度为80～150℃。

所述的步骤(2)中，烘干后的集流体在真空度为10^-4～10^-6pa的抽真空设备中进行抽真空处理。