[发明专利]一种辐射补锂的方法及其包括的电极、卷芯和电池

说明书

本发明提供了一种辐射补锂的方法及其包括的电极、卷芯和电池；该方法使用电子束（EB）辐照或γ射线辐照还原或诱导极片中补锂前驱体生成金属锂，从而实现对电池的补锂，涉及锂离子电池领域。本发明通过辐照原位诱导的方式对电池进行补锂，避免了直接添加锂粉或锂箔提高了补锂工艺的安全性。同时本发明所述的方法能够连续化生产，并且锂化程度可控，锂化均匀，方法简便。

技术领域

本发明涉及锂电池制造技术领域，具体涉及一种辐射补锂的方法及其包括的电极、卷芯和电池；是一种基于辐射的锂离子电池补锂方法及其包括的电极、卷芯和电池。

背景技术

锂离子电池自发明以来极大地促进了各个领域的发展。但是随着现代科学技术的快速发展以及使用需求的不断提升，电子产品以及新能源汽车均对锂离子电池提出了更高的要求。因此开发具有更高能量密度、更高功率密度、更长使用寿命和更安全的锂离子电池变得更加迫切。

锂离子电池制造过程中，在池化成工序由于负极SEI膜的形成会大量消耗活性锂离子，造成锂离子电池容量下降。对于下一代硅基负极而言，由于硅基材料自身的电导率较低同时在锂离子的嵌入与脱出过程中体积变化大（~300%），上述问题变得更为严重并最终造成电池的首圈库伦效率较低，影响锂离子电池循环寿命。

为了解决这个问题，人们开发出了预锂化技术，通过对电极材料预锂化进行补锂，抵消形成SEI膜过程中造成的不可逆的活性锂损耗，以提高电池的能量密度以及使用寿命。现有的补锂方法大多是通过在正极或者负极中添加金属锂粉或金属箔的方式实现，但是金属锂的化学活性过高，在生产过程中容易造成安全事故。

有鉴于此，确有必要提供一种能够安全可行补锂的技术方案。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种辐射补锂的方法及其包括的电极、卷芯和电池。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明涉及一种基于辐射的锂离子电池补锂方法，通过电子束辐照或γ射线辐照，诱导混合在锂电池极片中的含锂前驱体还原或原位生长产生金属锂，以实现对电池的补锂操作。

作为一个实施方案，锂电池极片中正极压实密度范围为2.20~4.7 g/cm³；负极压实密度1.35～1 .9g/cm³。

作为一个实施方案，锂电池的正极片和/或负极片中含有含锂前驱体。即，含锂前驱体可以单独添加在电池正极极片，单独添加在负极极片或者两者都添加，优选的单独添加在负极极片。

作为一个实施方案，在电子加速器下或者⁶⁰Co的辐照源下对有含锂前驱体的极片进行辐照。

作为一个实施方案，使用电子束或γ射线辐照的剂量为10～400 kGy，辐照温度为0~60℃。优选辐照剂量为100～300kGy，辐照温度为15～50℃。极片内锂前驱体中锂离子在高能射线诱导下，向前驱体表面迁移并生成金属锂。辐照剂量过低，金属锂生成量不足，补锂效果不佳，电池使用寿命难以提高，剂量过高，金属锂生长过大，有刺破电池隔膜的风险。