[发明专利]氮化锂修饰的锂带、其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氮化锂修饰的锂带、其制备方法和应用。所述锂带的一侧表面经氮化锂层修饰。由于锂带的一侧表面经氮化锂层修饰，可以起到很好的保护作用，一是提高了锂带的化学稳定性，提高了电极生产过程中的安全性和生产效率，二是避免了因锂带在空气中变质导致后续形成的负极表面的变质层影响锂离子的传输，降低电化学性能的问题。经修饰的锂带引入负极后，在电池预充和化成阶段会自行分解产生活性锂离子以及氮气等气体，不仅对负极进行了补锂还避免了表面残留阻碍锂离子传输。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，涉及一种氮化锂修饰的锂带、其制备方法和应用。

背景技术

常规锂离子电池在充放电循环过程中存在活性锂离子损失问题。不同的电池体系，锂离子损失的速率不同，例如高镍三元正极材料/硅氧负极材料体系，活性锂离子损失速率较快。从机理上讲，活性锂离子损失可能是正负极活性物质结构衰减、界面副反应等原因引起的。活性锂离子损失导致的后果是电池容量下降、循环寿命缩短。

针对上述问题，目前的技术手段包括提高活性物种结构稳定性(如在活性物质表面增加一层稳定致密的包覆层)、优化电解液配方提高电化学稳定性、以及预锂技术(包括正极预锂或者负极预锂)。预锂技术是一类直接有效的方法。

对于正极预锂，主要是以学术界研究为主，该方法通常是在正极匀浆过程中加入第二种正极活性物质，如过渡金属和锂氧化物复合材料[Sun,Y.,Lee,H.,Seh,Z.etal.High-capacity battery cathode prelithiation to offset initial lithiumloss.Nat Energy 1,15008(2016).https://doi.org/10.1038/nenergy.2015.8]，该方法通常会降低第一种正极活性物质含量，可能会导致能量密度下降。

对于负极预锂，行业内主流的技术路线为锂粉预锂和锂带预锂，例如CN105374571A公开了一种锂离子电容器的制备方法，并公开负极片的制备方法包括：先在负极集流体上涂布负极活性浆料形成负极活性浆料层，烘干后辊压，负极活性浆料层形成负极活性层，然后在负极活性层上喷涂或溅镀预锂化浆料层，烘干后辊压，预锂化浆料层形成预锂化层，得到负极片。但是，这两种方法都需要及其严格保证生产车间的温度和湿度，避免金属锂接触水分而产生起火燃烧甚至爆炸等安全事故。由于需要额外增加电极生产工序，例如完成负极片匀浆涂布后，首先在负极片上贴合锂带或者撒播锂粉，然后再经过辊压、模切、卷绕/叠片、注液封装，最后完成电池装配。在该过程中，金属锂暴露在空气中的时间越长，则金属锂变质(可能与氮气、氧气等发生反应而变质)的程度越严重，导致预锂效果大幅降低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种氮化锂修饰的锂带、其制备方法和应用。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种氮化锂修饰的锂带，所述锂带的一侧表面经氮化锂层修饰。

对于负极预锂，行业内主流的技术路线为锂粉预锂和锂带预锂，这两种方法都需要及其严格保证生产车间的温度和湿度，避免金属锂接触水分而产生起火燃烧甚至爆炸等安全事故。由于需要额外增加电极生产工序，例如完成负极片匀浆涂布后，首先在负极片上贴合锂带或者撒播锂粉，然后再经过辊压、模切、卷绕/叠片、注液封装，最后完成电池装配。在该过程中，金属锂暴露在空气中的时间越长，则金属锂变质(可能与氮气、氧气等发生反应而变质)的程度越严重，导致预锂效果大幅降低。由于空气中的成分复杂，金属锂可能与氮气、氧气等发生反应而变质，杂志非单纯组分，相互夹杂且分布不定，在预锂后存在于电池中会有很多杂质残留，影响锂离子的传输并降低电池的电化学性能。