[发明专利]一种极片补锂装置及其补锂方法

说明书

本发明涉及一种极片补锂装置及其补锂方法，包括依次设置的放卷真空腔、补锂真空腔、收卷真空腔及加热装置，所述补锂真空腔与放卷真空腔及收卷真空腔的连接处设有相互连通的阀门，所述补锂真空腔内设有液态锂池，所述液态锂池通过管道与加热装置连通，所述液态锂池的下侧面设有加热装置。本发明所述的极片补锂装置及其补锂方法，使锂的利用率接近100%，由于锂源是在真空外进行补充，真空环境可以始终保持真空状态并持续的运转，极大的提高了生产效率。其中，补锂区域始终处于真空环境无需人工处理，也极大的提高了设备的安全性，由于液态锂的液面高度始终保持一致，其均匀性也得到了保证。

技术领域

本发明涉及锂离子电池补锂技术领域，具体涉及一种极片补锂装置及其补锂方法。

背景技术

通过在高容量低首效的负极极片（如硅负极、硅碳负极、锡碳负极）表面补充锂元素，可以有效地提升含有该负极的锂离子电池首次效率并改善循环性能。

从电池设计的角度来说，所需的锂量非常之少，有采用将锂带压成非常薄的锂箔的方式再与极片复合的方式进行补锂（专利CN 105489846 A），该方法需要采用基带保护锂带，将锂带压延至基带上，再从基带转印至电池极片上，该过程工艺较为复杂，而且难以控制精度。而采用蒸发镀锂的方式时（CN107177820 A），虽然工艺相较于锂箔与负极直接复合的方法简单，而且在补锂均匀性上有了相应的改善。但是目前该方法也存在如下三个问题：

一、由于蒸发镀膜时，气态的锂的运动是不可控的，这就无法避免蒸空环境的内壁上沉积上多余的锂，降低的锂的利用率。因沉积在壁上的锂为纳米形态，极容易燃烧，所以内壁上沉积的锂必须进行开腔清除，不仅降低了生产效率，更重要的是，存在极大的安全隐患。

二、锂源在用完时需进行开腔补充新的锂源进行加热汽化。这就需要将环境破真空并进行冷却后才可进行锂源的补充，这是极其耗时的过程，导致其生产效率低，限制了其进一步的应用。

三、随着锂源的逐渐消耗，锂源距离极片离越来越远，将导致锂层厚度和之前的存在一定的差别，产生了不一致性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极片补锂装置及其补锂方法，在真空外进行补充锂，安全性较好，不仅提高了生产效率，其补锂均匀性也得到了保证。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种极片补锂装置，其特征在于：包括依次设置的放卷真空腔、补锂真空腔、收卷真空腔及加热装置，所述补锂真空腔与放卷真空腔及收卷真空腔的连接处设有相互连通的阀门，所述补锂真空腔内设有液态锂池，所述液态锂池通过管道与加热装置连通，所述液态锂池的下侧面设有加热装置。

上述方案中，所述放卷真空腔及收卷真空腔内均设有用于卷绕极片电池的卷辊，所述补锂真空腔内设有与所述卷辊相配合的背辊。

进一步的，所述加热装置为电阻加热模块。

在补锂过程中因温度较高，为了使气化后多于的锂被液化，在补锂真空腔内设有冷却装置。

上述方案中，所述放卷真空腔、补锂真空腔及收卷真空腔的真空度为5×10^-4pa～1×10^-5pa。

一种极片补锂方法，包括以下步骤：

（1）将锂加热融化成液态；所述锂为锂锭、锂块、锂条或锂棒；所述锂加热的温度为180～250℃。

（2）将液态锂通过管道输送到位于真空环境中的液态锂池中；

（3）在真空环境下，将极片运输至液态锂池的正上方，将锂进行加热汽化并沉积到极片上，加热环境内壁上沉积的液化锂回流到液态锂池中。

上述方案中，步骤（2）中，所述液态锂池中液态锂的液位高度为1mm～20mm。