[发明专利]补锂电池及其制备方法与生产设备

说明书

本发明提供了一种补锂电池及其制备方法与生产设备，涉及电池技术领域，该补锂电池的制备方法，包括以下步骤：S1)提供覆有PET膜的金属锂带卷，先将金属锂带的自由端固定在负极片的表面，然后通过挤压的方式将金属锂带逐步贴覆在负极片表面，并将金属锂带与所述PET膜分离；S2)将步骤S1)所得的负极片与正极片、隔膜和电解液进行封装得到所述补锂电池。利用该制备方法能够缓解利用现有补锂方法无法实现大规模工业化生产的技术问题。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种补锂电池及其制备方法与生产设备。

背景技术

锂离子电池是一种二次充电电池，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液组成，正负极浸润在电解液中，锂离子以电解液为介质在正负极之间运动，实现电池的充放电。为避免正负极通过电解液发生短路，需要用隔膜将正负极分隔。

锂离子电池的正负极活性材料是锂离子电池的关键物质。目前而言，正极活性材料通常为锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍钴锰氧化物。负极活性材料通常有石墨，硅基材料(简称SiOx)，钛酸锂等化合物。正负极活性材料的克容量直接关系到锂离子电池整体的可发挥容量和循环寿命。高容量合金及复合材料，包括硅基，锡基，金属氧化物等材料在提高电池能量密度方面发挥越来越重要的作用，但是这类材料在充放电过程中存在较大的首次不可逆容量损失。首次不可逆容量损失消耗了大量的电解液和从正极材料脱出的锂离子，导致较低的库伦效率。锂的损失降低了电池的能量密度和循环寿命，从而严重的制约了此类材料在高比能锂离子电池中的应用。预锂化技术为解决不可逆容量损失，降低负极电位，提高库伦效率提供了有效的解决方案。在全电池中，电池化成时负极界面形成的钝化膜(简称SEI膜)会消耗掉从正极脱嵌的锂离子，并降低电池的容量。

目前的预埋补锂方法是将金属锂片埋入到电池中，操作者在制备电池的过程中，提前将金属锂片和电池的负极贴和在一起，为后期电池预锂提供锂源，但是，由于金属锂片非常活泼，在操作过程中很容易导致锂片和外界的接触导致氧化或者反应失效。目前，该补锂方式仅停留于实验室阶段，无法实现工业化生产。本发明的发明人的发现利用金属锂片进行补锂时，若实现工业化生产需要克服以下几点问题：

1)金属锂片强度较差，不能直接连续生产使用；

2)金属锂片比较柔软，粘接力较大，锂带和锂带直接容易粘连在一起；

3)金属锂在空气中异常活泼，在空气中会很快被氧化变质；此外，空气中锂片也会剧烈反应着火，发生危险。

发明内容

本发明的第一目的在于至少为上述问题中的一个提供一种解决方案。

本发明的第二目的在于提供一种补锂电池，该补锂电池中，金属锂带与负极直接接触，实现补锂。

本发明的第三目的在于提供一种补锂电池的生产设备，利用该生产设备可以实现补锂电池的规模化生产。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种补锂电池的制备方法，包括以下步骤：

S1)提供覆有PET膜的金属锂带卷，先将金属锂带的自由端固定在负极片的表面，然后通过挤压的方式将金属锂带逐步贴覆在负极片表面，并将金属锂带与所述PET膜分离；

S2)将步骤S1)所得的负极片与正极片、隔膜和电解液进行封装得到所述补锂电池。

进一步的，制备过程中的环境湿度≤5％。

进一步的，将正极材料涂覆于正极集流体表面，然后收卷干燥得到正极卷；将负极材料涂覆于负极集流体表面，然后收卷干燥，得到负极卷。