[发明专利]锂离子电池负极预锂化的方法及其锂离子电池

说明书

本发明提供了一种对锂离子电池负极预锂化的方法及含有该负极的锂离子电池，其中采用具有担载层的通孔锂膜对负极预锂化，该方法工艺简单，可以精确控制补锂量，另外，可以实现工业化连续生产，大大提高补锂工艺的操作效率；使用补锂后的负极制作的锂离子电池循环寿命及能量密度均得到提高。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种采用具有担载层的通孔锂膜对锂离子电池负极预锂化的方法及其锂离子电池。

背景技术

与传统的铅酸电池相比，锂离子电池具有高电压(电压范围3.2V～3.7V)、高能量密度(200Wh/kg～300Wh/kg)和长循环寿命等特性，其作为一种二次电池，广泛应用在3C、新能源汽车等领域。但随着人类通讯设备的普及和更高能量密度新能源的渴求，人们对于锂电池的能量密度提出了更高的要求，提升锂离子电池的能量密度迫在眉睫。

目前，锂离子电池普遍采用石墨或者硅材料作为负极材料。在锂离子电池首次充放电过程中，由于石墨或者硅碳负极表面形成固态电解质膜(SEI)，会不可逆的消耗部分锂，这是导致电池容量下降，电池的能量密度降低的主要原因。

为了补偿负极SEI形成不可逆损耗的锂，现有技术普遍采用以下方式对负极进行补锂：(1)将锂粉洒在极片表面后进行辊压，或者将锂粉加入到负极浆料中制成极片。例如中国专利CN1290209C中提到使用锂粉与负极活性物质和非水液体混合制浆，该方法使用的锂粉活性非常高，存在严重的安全隐患，另外，需要对环境的温湿度进行严格控制，且必须选择非水液体作为溶剂，不适宜批量化生产。(2)采用磁控溅射或者气相沉积(CVD)或者原子层沉积等方法，将金属锂蒸镀在负极表面，但采用方法(2)需要高昂的设备投入，且生产过程不连续，难以实现工业化生产。

由于金属锂化学性质活泼，同时抗拉伸强度低，还有很强的黏连性，并且预补锂需要使用的锂往往只有几个微米，须单独生产和使用，鉴于此，我们开发了具有担载层的锂膜对负极预锂化的方法及含有该负极的锂离子电池。采用该方法一方面可以精确控制补锂量，使补锂均匀，操作简便；其次，该方法与现有锂电池生产工艺相匹配，可实现工业化连续预锂化；最后，采用该方法对锂电池进行预锂化后，可提高电池的能量密度以及使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种操作安全简单、可工业化补锂的预锂化方法。用该方法一方面可以精确控制补锂量，使补锂均匀，操作简便；其次，该方法与现有锂电池生产工艺相匹配，可实现工业化连续预锂化；最后，采用该方法对锂电池进行预锂化后，可提高电池的能量密度以及使用寿命。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种锂离子电池负极预锂化的方法，包括：

第一步：将具有担载层的通孔锂膜以通孔锂膜一侧与锂离子电池负极表面接触的方式与所述负极叠置；

第二步：通过压力复合，将通孔锂膜转移至负极表面；

第三步：分离担载层，并收集附有锂膜的负极膜片；

第四步：将附有锂膜的负极膜片，任选在进行裁切后，与正极膜片、隔膜，通过卷绕或者叠片方式制作电芯，在真空或者惰性气氛保护下进行电芯烘烤；

第五步：向电芯注入电解液、封装后进行静置和/或给电芯充电进行预锂化。

在一些实施方式中，所述的锂膜具有孔径为5～200微米(优选10～50微米)的通孔，其孔隙率在1％～75％(优选10％～50％)。

在一些实施方式中，所述的锂膜的厚度为0.5～15微米，优选的厚度为3～5微米，厚度公差在±0.5μm以内。

在一些实施方式中，所述的锂膜的通孔的形状为圆孔或类圆孔，孔间距为5～1000微米，优选5～200微米，更优选5～50微米。