(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 102856532 A (43)申请公布日 2013.01.02 |
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(21)申请号 CN201210297148.7
(22)申请日 2012.08.21
(71)申请人 东莞新能源科技有限公司;宁德新能源科技有限公司
地址 523808 广东省东莞市松山湖科技产业园区北部工业园工业西路1号
(72)发明人 方宏新 游从辉 徐延杰 曹福彪 张柏清
(74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代理事务所
代理人 曹玉平
(51)Int.CI
H01M4/139
(54)发明名称
(57)摘要
本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池富锂阳极片的制备方法，包括以下步骤：将阳极浆料涂覆在阳极集流体上，烘干，制得包括阳极膜片的待补锂的阳极片；用电解液浸润待补锂的阳极片，阳极膜片被充分浸润后，将阳极膜片与金属锂双通道接触，得到富锂阳极片，其中，接触时的温度为10~150℃，压强小于100MPa，时间小于10h。相对于现有技术，本发明金属锂和阳极膜片之间同时形成离子通道和电子通道，阳极材料与金属锂之间本身存在的电势差能够促使金属锂快速离子化形成锂离子，通过电解液传输嵌入阳极活性物质颗粒内部，最终达到快速补锂的目的。此外，本发明工艺简单，极易实现工业化批量生产。 | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种锂离子电池富锂阳极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将阳极浆料涂覆在阳极集流体上，烘干，制得包括阳极膜片的待补锂的阳极片；
步骤二，用电解液浸润第一步制得的待补锂的阳极片，阳极膜片被充分浸润后，将阳极膜片与金属锂双通道接触，从而在阳极膜片与金属锂之间形成电流，使锂离子从金属锂嵌入阳极膜片中，得到富锂阳极片，其中，接触时的温度为10~150℃，压强小于100MPa，时间小于10h。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池富锂阳极片的制备方法，其特征在于：步骤二所述电解液中锂离子的浓度为0.01~3mol/L。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池富锂阳极片的制备方法，其特征在于：步骤一所述的待补锂的阳极片中的阳极膜片的水含量不超过300ppm。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池富锂阳极片的制备方法，其特征在于：步骤二所述的双通道接触为电子通道接触和离子通道接触。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池富锂阳极片的制备方法，其特征在于：所述电子通道接触为阳极膜片与金属锂直接接触形成的电子传输通道。
6.根据权利要求4所述的锂离子电池富锂阳极片的制备方法，其特征在于：所述离子通道接触为阳极膜片通过电解液与金属锂间接接触形成的锂离子传输通道。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池富锂阳极片的制备方法，其特征在于：步骤二所述的金属锂为金属锂带。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池富锂阳极片的制备方法，其特征在于：步骤二所述阳极膜片与金属锂的接触温度为25~100℃，接触压力为0.001~10MPa，接触时间为1s~10min。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池富锂阳极片的制备方法，其特征在于：步骤二所述阳极膜片与金属锂的接触温度为50℃，接触压力为2MPa，接触时间为2min。
10.一种锂离子电池富锂阳极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将阳极浆料涂覆在阳极集流体上，烘干，制得包括阳极膜片的待补锂的阳极片；
步骤二，用电解液浸润第一步制得的待补锂的阳极片，阳极膜片被充分浸润后，在阳极膜片和金属锂之间设置隔膜，再在阳极膜片与金属锂间通电，使锂离子从金属锂嵌入阳极膜片中，得到富锂阳极片。
说 明 书
<p>技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池富锂阳极片的制备方法。
背景技术
1991年，日本索尼公司创造性的采用碳材料作为锂离子电池阳极材料，为锂离子电池领域带来了革命性的变化。自此之后，锂离子电池技术迅猛发展，在移动电话、摄像机、笔记本电脑以及其他便携式电器上面大量运用。锂离子电池具有诸多优点，例如电压高、体积小、质量轻、比能力高、无记忆效应、无污染、自放电小和循环寿命长等，是二十一世纪理想的移动电器电源、电动汽车电源以及储电站用储电器。
但随着便携式电子设备微型化和长待机化的不断发展，这些设备对锂离子电池的能量密度的提出了越来越高的要求。对于现有的阳极材料而言，在首次充电过程中均会形成固体电解质膜（SEI膜），从而消耗一部分来自正极材料中的锂离子，最终导致电芯的首次库伦效率低于100%。例如石墨材料的首次库伦效率在90%左右，而合金阳极首次效率更低，以硅阳极材料为例，其首次库伦效率之间65%~85%之间。为了较大幅度的提高电芯的能量密度，就有必要提高电芯的首次库伦效率。 为了达到提高电芯首次库伦效率的目的，国内外专家均展开了广范的研究，并取得了一些成果：公开号为CN1290209C的中国专利申请提到将锂金属、阳极材料和非水液体混合形成浆料，将浆料涂覆到集流体上，然后干燥浆液；该方法虽然能够起到补锂作用，最终实现提高电芯的首次库伦效率的目的，但是整个电芯的生产工艺必须在干燥室内完成，同时金属锂与阳极材料共混难度大，因此生产成本较高。申请号为JP1996027910的日本专利申请采用将金属锂片覆盖在阳极片表面，然后卷绕制成电池，再灌注电解液的方法制备锂离子电池，使用该方法补锂时，电芯组装成型后，金属锂片很容易刺穿隔离膜导致阴阳极短路；同时，由于很难制备得到较薄的金属锂片，因此往往导致阳极片能够吸收的锂的量远远小于金属锂片提供的锂，使得电芯出现析锂、循环性能差等问题。
有鉴于此，确有必要提供一种工艺简单、成本低廉并且能够有效地控制对阳极片的补锂量和补锂均匀性的锂离子电池富锂阳极片的制备方法，采用该方法能够有效提高电芯的首次库伦效率，从而较大幅度的提高电芯的能量密度，同时还能保证电池的安全性能和循环性能。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种工艺简单、成本低廉并且能够有效地
控制对阳极片的补锂量和补锂均匀性的锂离子电池富锂阳极片的制备方法，采用该方法能够有效提高电芯的首次库伦效率，从而较大幅度的提高电芯的能量密度，同时还能保证电池的安全性能和循环性能，以克服现有技术中的补锂方法工艺较复杂、成本较高、不能有效控制补锂量、安全性不足，并有可能导致电池的循环性能变差的不足。
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