[发明专利]一种预锂化极片、预锂化极片制备方法以及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种预锂化极片、预锂化极片的制备方法以及锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域；预锂化极片的制备方法包括步骤：S1、金属薄膜的制成；S2、三明治形状薄膜的成型；S3、金属锂层的成型，采用离子铣技术将上、下两层薄膜基材的表面刻蚀出多个阵列分布的待镀区，且待镀区贯穿于薄膜基材和活性材料层；在薄膜基材的表面镀上金属锂，金属锂填充待镀区，在薄膜基材的外表面形成金属锂层；S4、薄膜基材的剥离，对金属薄膜上表面的薄膜基材与活性材料层之间、金属薄膜下表面的薄膜基材与活性材料层之间实现剥离，得到预锂化极片；本发明的有益效果是：安全性能更高，还能够为锂电池提供远远不断的锂源，实现了安全与能量密度的完美平衡。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，更具体的说，本发明涉及一种预锂化极片、预锂化极片制备方法以及锂离子电池。

背景技术

由于在聚合物锂电池的首次充电过程中，有机电解液会在石墨等负极表面还原分解，形成固体电解质相界面(SEI)膜，永久地消耗大量来自正极的锂，造成首次循环的库仑效率(ICE)偏低，降低了聚合物锂电池的容量和能量密度。为了解决这个问题，人们开始研究预锂化技术，经过人们不断的研究，目前预锂化工艺主要包括以下四种，电化学预锂化法、化学预锂化法、金属锂贴片法以及稳定的金属锂粉末法。

现有采用这些方法的工艺能够实现给锂离子电池补锂的功能，但是由于工艺自身的缺陷，不能够实现对于锂离子电池的连续补锂，在安全性能和强度方面也不太好。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种预锂化极片、预锂化极片制备方法以及锂离子电池，以解决现有技术中补锂极片不能够实现持续补锂、安全性能及强度不够的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种预锂化极片的制备方法，其改进之处在于，该制备方法包括以下的步骤：

S1、金属薄膜的制成，在薄膜基材的两面分别镀上金属层，形成金属薄膜，在金属薄膜的上表面和下表面涂布活性材料浆液，并对其进行烘烤，活性材料浆液形成活性材料层；

S2、三明治形状薄膜的成型，取两片薄膜基材，分别设置在金属薄膜上表面的活性材料层和下表面的活性材料层上，并通过涂布复合机复合后形成三明治结构薄膜；

S3、金属锂层的成型，采用离子铣技术将上、下两层薄膜基材的表面刻蚀出多个阵列分布的待镀区，且待镀区贯穿于薄膜基材和活性材料层；在薄膜基材的表面镀上金属锂，金属锂填充待镀区，在薄膜基材的外表面形成金属锂层；

S4、薄膜基材的剥离，采用剥离机，对金属薄膜上表面的薄膜基材与活性材料层之间、金属薄膜下表面的薄膜基材与活性材料层之间实现剥离，在活性材料层上形成多个阵列分布的补锂区，得到预锂化极片。

进一步的，所述的步骤S1中，采用真空镀膜法在薄膜基材的两面分别镀上金属层，采用涂布复合设备将活性材料浆液涂布在金属薄膜的上表面和下表面。

进一步的，所述的步骤S1和步骤S2中，薄膜基材为PP、PE或者PET，薄膜基材的厚度为3-4μm。

进一步的，所述的金属层为铜层，该金属层的厚度为600-1000nm。

进一步的，所述的步骤S1中，烘烤温度为80-90℃，烘烤时间为1-2分钟。

进一步的，在所述的步骤S2之后还包括将三明治结构薄膜高温熟化的步骤。

进一步的，所述的步骤S3中，薄膜基材外表面金属锂层的厚度为100-200nm。

进一步的，所述的步骤S4中，补锂区呈长方形，其长度为100nm，宽度为30nm，相邻的补锂区的间距为20-30nm。

进一步的，所述的步骤S4中，所述活性材料层与补锂区的厚度相同，为50-100nm。