[发明专利]补锂负极极片及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种补锂负极极片，包括多孔集流体、分别位于多孔集流体上表面和下表面的补锂涂层、以及位于补锂涂层表面的活性物质层，其中，补锂涂层还填充到多孔集流体的通孔中，补锂涂层包括以下质量百分含量的组分：金属锂粉90％‑98％、电子良导体和锂离子良导体的混合物1％‑5％和粘结剂1％‑5％。本发明可以实现硅碳负极均匀且精准补锂，提高电池首次充放电效率和能量密度，同时改善硅碳负极极片的导电性。

技术领域

本发明属于锂电池补锂领域，尤其是涉及一种补锂负极极片及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

现有技术中，专利CN102610861A中将金属锂带直接压在负极片表面上，在电解液浸润下，利用锂带为负极极片进行补锂，降低首次充电的不可逆容量损失，提升电池的能量密度。集流体采用的实心铜铝箔，需在每个负极极片表面复合锂片，目前市场上锂带均较厚，由于锂金属质地较软，将锂带进行压延加工成锂箔，为保证锂箔的均一性，锂箔的厚度和宽度不能无限扩展，预锂化结束后往往会造成锂箔(带)不能完全消耗，造成负极过度锂化，出现析锂产生安全隐患。专利CN102779975A中公开了一种采用静电效应将锂金属粉末直接通过机械振动喷洒在负极片的表面进行补锂的方法，即“干法补锂”，该方法虽然简单易行，但是锂粉在空气中容易漂浮，在操作环境中产生粉尘，操作过程存在巨大的安全隐患，并且造成环境污染较大，生产效率也较低。专利CN108878974A公开了一种采用补锂电解液进行补锂的方法，先将补锂电解液注入锂离子电池中，将锂离子电池预充至补锂电压，来对负极补锂并控制补锂量，待补锂反应完成后除去剩余的补锂电解液，然后重新注入常规电解液，随后再对电池进行预充化成。该方法工序比较繁琐，对电解液性能可能产生影响，从而影响电池的性能，并且对提高电池安全性没有任何帮助。专利CN109888192A公开了一种锂离子电池负极片补锂的方法，将负极片与碳酸氢锂溶液接触后进行干燥，从而得到补锂负极片，然后所述补锂负极片、正极片、隔膜和电解液进行装配然后化成得到所需的锂离子电池，该负极补锂方法效果有待提高，并且难以实现负极的精确补锂。

发明内容

本发明为解决硅碳负极首次充放电库伦效率的问题，提出一种补锂负极极片及其制备方法和锂离子电池，可以实现硅碳负极均匀且精准补锂，提高电池首次充放电效率和能量密度，同时改善硅碳负极极片的导电性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

补锂负极极片，包括多孔集流体、分别位于多孔集流体上表面和下表面的补锂涂层、以及位于补锂涂层表面的活性物质层，其中，补锂涂层还填充到多孔集流体的通孔中，补锂涂层包括以下质量百分含量的组分：金属锂粉90％-98％、电子良导体和锂离子良导体的混合物1％-5％和粘结剂1％-5％。

进一步的，补锂涂层的厚度为2-10μm。

进一步的，电子良导体为炭黑、科琴黑、导电石墨、导电纤维、碳纳米管、石墨烯中的至少一种；锂离子良导体为LiF、Li₂CO₃、Li₄Ti₅O₁₂、Li₃PO₃、Li₄SiO₄、SiC、SiO₂、CuS中的至少一种。

进一步的，粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、丙烯酸、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、羧基丁苯乳胶、聚乙烯醇中的一种或两种以上的混合物。

进一步的，多孔集流体的形状为圆形、椭圆形、菱形、多边形三角形中的至少一种；多孔集流体基材的厚度为5～30μm，通孔孔径为0.2～3mm，孔隙率为10％～40％；通孔的形成方法为扎孔、压孔、腐蚀、电解、电镀、激光刻蚀中的一种。

本发明的另一目的在于提供一种补锂负极极片的制备方法，包括如下步骤：