[发明专利]一种用于储能器件的电极的锂化方法

说明书

本发明公开了一种用于储能器件的电极的锂化方法。包括：提供包括待锂化的电极的卷、提供附着到导电材料的具有预定重量的锂金属片、将导电材料附着到待锂化电极的集流体或附着到连接到待锂化电极或从待锂化电极连接的金属接片，将卷、锂片和导电材料放置在容器中，并用包含锂盐的电解质填充容器。本发明的方法可以防止由锂金属和正在被锂化的电极之间的短路和强烈反应引起的电极、隔膜和电池单元损坏。并且，减少储能器件制造时间和成本，不需要昂贵的大型干燥室。

技术领域

本发明涉及储能器件技术领域，具体涉及一种用于储能器件的电极的锂化方法。

背景技术

锂(Li)预掺杂电极或锂化电极广泛用于储能器件，例如锂离子(Li-离子)电池和锂离子电容器。

在外部Li附着和预掺杂方法中，电极包被构造为具有至少一个正电极、至少一个隔膜、至少一个附着在集流体上的Li膜和至少一个负电极。负电极通过集流体的接片连接到Li膜。电极包浸入在含有Li离子的电解液中。通过预掺杂过程，Li膜转化为Li离子，Li离子迁移并掺杂到负电极中。

在外部Li附着和预掺杂方法中，通常在电极包的最上层和最下层上提供薄Li金属膜。在Li预掺杂过程中，Li离子必须行进通过电极和隔膜层。其中要求之一是电极内部的集流体需要是网状或穿孔形式，这是昂贵的，并且即使电极中心的集流体制造为多孔的，Li也可能不均匀地掺杂到堆叠的负电极层中。据报道，将锂均匀地掺杂到电极叠层内部的负电极中需要很长的制造时间。此外，由于锂化是从电极制备开始的，所以锂化是整个制备过程的第一步，包括电极制备和电池制备过程，由于Li金属对水分非常敏感，因此电极附着Li金属的过程、电极包的制造和能量储能器件的整个制造操作必须在大型干燥室内进行，这需要高资本投资和高能耗。因此，过长的制造周期加上干燥室的操作要求，使得这种高成本方法在储能器件行业中的竞争力较低。

为了改进外部Li附着和预掺杂方法所需的长制造时间和高成本，不同的发明人提出了直接接触方法，例如美国专利申请公开第2017/0062815号中所述，其全部内容通过引用结合于此。在直接接触法中，Li粉末或不同形状的Li膜被直接压制在电极表面层上。直接接触法大大缩短了锂的预掺杂时间。然而，Li金属粉末或箔在预掺杂过程完成后可能会保留在电极表面上，这再次对储能器件提出了高度安全问题。更有害的是，通过将电极包浸入电解质中而引起的Li金属和负电极活性层材料(即电极表面)之间的瞬时电短路引发了严重的反应。这些严重的反应导致了对电极和隔膜的损坏，导致不合格的电池和电容器。进一步，直接接触法仍然需要整个制造过程在大型干燥室环境中进行，这在操作中又需要高资本投资和高操作能耗。

发明内容

为了减少储能器件制造时间和成本，消除对昂贵的大型干燥室操作的需求，并防止直接接触引起的对电极造成的损坏，本发明提供了一种用于储能器件的电极的锂化方法。本发明的方法可以防止由锂金属和正在被锂化的电极之间的短路和强烈反应引起的电极、隔膜和电池单元损坏。并且，减少储能器件制造时间和成本，不需要昂贵的大型干燥室。

本发明的目的之一是提供一种用于储能器件的电极的锂化方法。

包括：

提供包括待锂化的电极的卷；

提供附着到导电材料的具有预定重量的锂金属片；

将所述导电材料附着到所述电极的集流体，或附着连接到所述电极的集流体或从所述电极集流体连接的金属接片；

将所述卷、所述锂片和所述导电材料放置在容器中；以及

利用含有锂盐的电解质填充所述容器。

其中，

所述待锂化的电极为负电极，所述卷包括隔膜和正电极。

所述卷包括电池单元封装壳体，所述负电极、所述隔膜和所述正电极设置在所述电池单元封装壳体中。