[发明专利]一种负极极片的预锂化工艺

说明书

本发明提供了一种负极极片的预锂化工艺，包括：将负极活性物质80～98％、粘结剂0.5～8％和导电剂0.5～10％混合，得到混料，将混料涂布在集流体表面，得到初始负极极片；将覆有基层的锂箔或锂合金覆盖在初始负极极片上，通过微针转移至初始负极极片的表面及内部，得到覆锂金属负极极片；微针转移的方式选自一次或多次碾压、挤压或挤压‑静置；微针的密度为10～10000针/cm²，将覆锂金属负极极片辊压，浸润在电解液中，得到预锂化负极极片。本发明无需庞杂的张紧、纠偏装置，简单环保，成本低廉。该方法不引入任何有毒物质，工艺时间短，可控参数丰富，可以针对不同类型的负极材料进行预锂化，具有工业化应用前景。

技术领域

本发明属于负极极片的领域，尤其涉及一种负极极片的预锂化工艺。

背景技术

随着锂离子电池在电子设备以及电动汽车领域中的应用普及，人们对锂离子电池要求也越来越高。能量密度作为锂离子电池最重要的性能指标之一，它的提高意味着用电设备将具备更强的续航能力，是目前锂离子电池领域研究的重点。提高能量密度最为直接的方法是选用更高容量的正负极活性材料，但高容量的储能材料(如硅基及锡基负极材料)往往伴随着不可逆容量高、首次充放电效率低的问题，对电芯的循环寿命有极大的影响。

预锂化是提升高容量负极材料首次效率的有效方法。目前，常用的预锂化工艺是通过电化学预锂化、正极补锂、负极补锂、来实现。电化学预锂化具有高度可控、锂化均匀的优点，但过程繁复、条件苛刻、成本高昂限制了其规模化应用；正极补锂的预锂化效果有限，增加了电芯质量；负极补锂通常是将负极材料与含锂活性物质充分接触，在通过电解液的作用进行自预锂化过程，也是目前电池厂商在积极尝试的可工业化预锂化工艺。

在CN108520978A专利中，公开了一种锂离子电池的补锂工艺。该工艺中将制好的硅碳负极极片浸泡在Li-萘溶液中2小时，以实现负极补锂。该工艺操作简单，但萘溶液有毒，补锂过程难以放大。

在CN108550780A专利中，公开了一种采用三维箔材的锂离子电池负极单面预锂化方法。该方法中，将锂金属粉末或者锂箔辊压至涂有活性物质的三维集流体表面，对极片进行预锂化复合。该预锂化方法一定程度上简化了预锂化工艺，缓减了硅碳/石墨电极的膨胀掉粉和寿命短、容量低的问题，但三维集流体的成本高昂，预锂化过程对设备的精度要求较高。

在CN107799721A专利中，公开了一种预锂化负极的制造方法。该预锂化负极结构包括了负极活性层与反应缓冲层，反应缓冲层上设置含锂金属层。后续通过电解液，使锂金属层嵌入到负极活性层中。该预锂化负极的应用效果良好，但其制造方法较为复杂，同时反应缓冲层的引入会造成生产成本的升高以及能力密度的损失。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种负极极片的预锂化工艺，该方法简单。

本发明提供了一种负极极片的预锂化工艺，包括以下步骤：

将负极活性物质80～98％、粘结剂0.5～8％和导电剂0.5～10％混合，得到混料，将所述混料涂布在集流体表面，得到初始负极极片；

将覆有基层的锂箔或锂合金覆盖在所述初始负极极片上，通过微针转移至初始负极极片的表面及内部，得到覆锂金属负极极片；所述微针转移的方式选自一次或多次碾压、挤压或挤压-静置；所述微针的密度为10～10000针/cm²，

将所述覆锂金属负极极片辊压，浸润在电解液中，得到预锂化负极极片。

优选地，所述碾压时针尖的线速度为0～100m/min；

所述碾压或挤压的压力不高于极片辊压的最大压力。

优选地，所述微针转移采用的微针模具为平板状或滚轮状。

优选地，所述微针模具的针尖的形状为柱状、锥状、球状、十字形、扇形或其它多边立体的异形形状；