[发明专利]一种锂离子电池负极补锂复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种锂离子电池负极补锂复合膜及其制备方法和用途。本发明的锂离子电池负极补锂复合膜，按质量百分比计，由金属锂和有机粘结剂组成，所述有机粘结剂的质量分数为10～90％。本发明的锂离子电池负极补锂复合膜，可实现硅氧负极材料高效、安全的补锂，经补锂后的锂离子电池具有较高的首次充放电效率和放电容量，具有高的能量密度和良好的循环稳定性。本发明的锂离子电池负极补锂复合膜的制备方法，其补锂方法与现有锂离子电池制备工艺兼容性好、补锂均匀、效率高、无安全问题，适用于产业化大批量生产。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池负极补锂复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着锂离子电池能量密度需求的不断提升，传统的碳基负极材料已经不能满足市场需求，新兴的硅基负极材料逐渐受到人们的关注。硅基负极材料中的硅氧材料具有高的克容量和较好的循环性能，已经在消费电池和动力电池领域有了小规模的尝试，但是，其较低的首次充放电效率是限制其应用的重要问题，因此需要对负极材料进行补锂。

现有的补锂技术主要分两种，第一种是从材料层面对硅氧材料进行预锂化处理，第二种是通过物理的方法将金属锂箔或者锂粉辊压在涂覆好的负极极片表面，但是，这两种方法都存在一些问题。

第一种方法，在材料的层面对硅氧材料进行预锂化，会明显降低硅氧材料的克容量，对负极材料首次充放电效率的提高幅度也有限，一般只能达到80％左右。第二种方法，工艺上很难获得连续的、厚度小于10μm的金属锂箔，过量的金属锂的加入会造成电池负极的析锂，引发安全问题；而金属锂粉在电池极片上很难分布均匀，同时，金属锂粉的反应活性很强，在整个极片补锂制备环节存在很大的安全风险。

CN106848270A公开了一种负极补锂浆料、负极及锂二次电池，该发明的负极补锂浆料，包括金属锂粉及预聚体，其预聚体作为补锂用粘结剂，其制作过程简单，且使用成本低；使用该预聚体进行的补锂方法操作简单，成本低，补锂量易控制。但是，在电池使用时，需要紫外光照或加热等条件使预聚体产生聚合反应来发挥预聚体的作用，操作复杂，经补锂后的锂离子电池的首次充放电效率和放电容量有待进一步提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂离子电池负极补锂复合膜及其制备方法和用途，制得的锂离子电池负极补锂复合膜可实现硅氧负极材料高效、安全的补锂，经补锂后的锂离子电池具有较高的首次充放电效率和放电容量，具有高的能量密度和良好的循环稳定性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池负极补锂复合膜，按质量百分比计，由金属锂和有机粘结剂组成，所述有机粘结剂的质量分数为10～90％。

本发明的锂离子电池负极补锂复合膜，通过控制复合膜中金属锂的含量实现负极补锂量的连续调控，最优化的提高锂离子电池的首次充放电效率，又避免了过量补锂引发的析锂等安全隐患；同时，该补锂复合膜制备成膜后在空气中稳定。本发明制成的锂离子电池负极补锂复合膜与现有锂离子电池制备工艺兼容性好、补锂均匀、效率高、无安全问题。

具体地，锂离子电池负极补锂复合膜，按质量百分比计，由金属锂和有机粘结剂组成，所述有机粘结剂的质量分数为10～90％，例如有机粘结剂的质量分数为10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％，对应的其余组分为金属锂，两者质量分数之和为100％。