[发明专利]一种含锂复合集流体及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种含锂复合集流体及其制备方法与应用，一种含锂复合集流体的制备方法包括：在预定环境中，将两片第一预定厚度的铜箔和一片第二预定厚度的超薄锂银合金箔进行初步辊轧，得到复合铜箔，所述超薄锂银合金箔位于所述铜箔之间；然后再将得到的复合铜箔二次辊轧至第三预定厚度，得到含锂复合集流体。本发明将含锂复合集流体用于锂离子电池负极的预锂化，通过控制最终含锂复合集流体的厚度来调控铜箔上孔的大小和数量，大幅提高了电池的能量密度和循环寿命。

技术领域

本发明属于锂离子二次电池领域，涉及一种含锂复合集流体及其制备方法与应用。

背景技术

锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长和安全等优点被广泛应用于电动汽车和规模储能领域。而锂离子电池在循环初期，其负极表面会生成一层固体电解质膜(SEI)，消耗了来源于正极的锂库存，使电池的循环寿命和能量密度大幅衰减。负极预锂化技术是通过向负极中提前预置部分锂库存以补充电池循环过程中的锂损失，从而大幅提升锂离子电池的能量密度和循环寿命。

在已经报道的负极预锂化技术中，使用超薄锂箔与负极直接贴合进行补锂的方法因与现有的电池生产工艺结合度高而被公认为最具潜力实现商业化应用。传统超薄锂箔(5μm)的制备通常是通过蒸镀或溅射来完成的，所需工序复杂，成本高。已有技术CN110265654A通过合金化的方式增大锂的机械强度，降低了其黏性，使制备的锂合金可以通过辊轧的方式压至5μm。然而在将轧制得到的超薄锂合金箔与石墨负极进行贴合预锂化时，由于合金箔与负极之间为点接触，预锂化过程中锂的溶解使合金箔与石墨之间的电子通路被阻断，大量的锂无法进入石墨，残留在石墨表面。大量锂的残留一方面使补充进电池的实际锂容量降低，同时会加速电池循环过程中的容量衰减。此外，由于补充的锂过量于电池首圈所消耗的锂，在设计电池负极容量时需额外设置部分石墨来承载多余的锂，以免电池在首圈充电时负极测发生锂沉积。过量的石墨会使得电池的能量密度折损，预锂化效率大打折扣。

因此，目前亟需进一步改进预锂化方式，提高预锂化效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种含锂复合集流体及其制备方法与应用，以解决现有锂离子电池负极材料使用超薄锂表面贴合预锂化效率低，残留锂多的问题。基于此，将制备好的含锂复合集流体用于锂离子电池负极的预锂化，大幅度提升了石墨-磷酸铁锂电池的能量密度和循环寿命。

本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种含锂复合集流体的制备方法，包括：在预定环境中，将两片第一预定厚度的铜箔和一片第二预定厚度的超薄锂银合金箔进行初步辊轧，得到复合铜箔，所述超薄锂银合金箔位于所述铜箔之间；然后再将得到的复合铜箔二次辊轧至第三预定厚度，得到含锂复合集流体。

优选地，所述预定环境的相对湿度低于15％，更优选5RH％～15RH％。

优选地，所述第一预定厚度为8～12μm。

优选地，所述第二预定厚度为5～15μm。

优选地，所述超薄锂银合金箔中银的原子占比为2％～10％。

优选地，所述初步辊轧的辊轧压力：300～400Kg。

优选地，所述二次辊轧的辊轧温度：50～60℃，辊轧压力：700～900Kg。

优选地，所述第三预定厚度为10～18μm。

本发明还提供了一种含锂复合集流体，通过上述制备方法制备得到。

本发明另提供了含锂复合集流体在锂离子电池负极预锂化中的应用。

本发明的有益效果在于：