[发明专利]一种锂离子电池极片预锂化装置

说明书

本发明公开了一种锂离子电池极片预锂化装置，包括依次相连的放卷模块、预浸润模块、预锂化模块、清洗模块、干燥模块和收卷模块，以及调节极片在各模块间运行的张力及极片缓冲装置。该装置用湿法电化学的方法，可以完成锂离子电池极片卷对卷的连续预补锂，生产效率高，生产可靠性高，极片不易碰伤，且补锂量可以通过电流和极片的走速精确控制和调整，适宜大规模生产。该补锂装置适用于各种材料的极片，且与多极耳卷绕、全极耳卷绕、叠片等多种锂离子电池制备工艺兼容。使用该装置预锂化后的电极极片制备的锂离子电池，首次效率更高，容量、比能量和循环性能也明显提升。

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池极片预锂化装置。

背景技术

锂离子二次电池有高电压、高能量密度等优点，被广泛应用于消费类电子产品、储能系统、动力系统的电源，提升锂离子电池的能量密度是一直以来产业界和学界最为关心的问题。

在电池的首次充电过程中，正负极表面形成表面固体电解质膜(SEI膜)，会消耗锂，将锂不可逆的固化到锂的碳酸盐或者醇盐、酯盐等，从而造成可逆锂的损失，降低首次效率，降低电池放电容量。尤其是应用一些高容量的新型负极活性物质(如含硅负极)时，其首次充电过程的容量损失表现的尤为明显。

为弥补首次充电形成SEI膜的锂损失，现在常用的技术方案是对电池正极或负极片进行补锂。湿法电化学补锂，即对电极极片进行预充电，是最为直观和常见的补锂方法，与锂粉预补锂的方法(例如CN105190958A)相比，湿法电化学补锂量定量可控，无需锂粉或超薄锂箔等危险化学品等优点。如CN104201320A、CN105470465A、CN105845894A等发明专利，主要方法是将需要预锂化的电极切片后置于电解池中，与对电极如锂片进行充/放电，从而得到预锂化的电极。但是，这样的缺点在于生产效率低，需要放入、浸润、充电、取出、再放入，无法连续生产；极片裁切后产生多个角位，容易在搬运、放入/取出电解池、干燥等过程中破损掉粉；极片直接放在溶液中，前后无固定，极片与对电极距离难以控制；极片尺寸较大时，容易弯曲、卷曲、且容易发生电流分布不均导致预锂化不均匀的问题。

因此，需要一种可以卷对卷连续生产的锂离子电池极片预锂化装置。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种锂离子电池极片预锂化装置，通过湿法电化学预锂化的方法，实现卷对卷连续生产。

本发明提供一种锂离子电池极片预锂化装置，为配合该装置，待预锂化的电极结构如图2所示，为电极活性物质E1和E2双面涂布在导电箔材E0之上，在一侧或者双侧留出空白箔材E0做导电用途。该种电极结构适用于多极耳卷绕、全极耳卷绕或者叠片电池。

图1为设备的功能结构示意图，设备分为A1放卷模块，A2预浸润模块，A3预锂化模块，A4清洗模块，A5干燥模块和A6收卷模块几个部分，在每个模块中或者模块与模块之间，存在如图所示S1/S2/S3/S4/S5的多个张力及极片缓冲装置，提供张紧张力并使得极片在每个模块中的运行速度独立可调。

其核心模块为A3预锂化模块，如图1所示，该模块主要由V2锂化池和置于其中的预锂化电解液、R1第一锂化辊、R2第二锂化辊、R11第一电子传输辊、R21第二电子传输辊、一个或多个S2张力及极片缓冲装置以及其它导辊组成，其中，电极极片和R1R2完全浸润在V2锂化池的预锂化电解液中，整个模块置于在低露点或惰性气体的保护气氛中。其中，锂化池的预锂化电解液溶剂为碳酸酯、羧酸酯、醚类、酮类等有机液体，含有一定浓度的锂盐如LiPF6和适当的添加剂。