[发明专利]预锂化负极极片及其制备方法、锂二次电池

说明书

本发明涉及一种预锂化负极极片及其制备方法、锂二次电池，属于负极极片技术领域。本发明的预锂化负极极片包括集流体和依次设置在集流体表面的负极材料层Ⅰ和负极材料层Ⅱ；所述负极材料层Ⅰ与负极材料层Ⅱ相邻的一侧均嵌有锂元素。该预锂化负极极片能够有效补偿负极首周及循环过程中的活性锂损耗，提高电池能量密度，延长电池循环寿命。本发明的预锂化负极极片的制备方法，只需要在集流体表面设置一层负极材料层Ⅰ，然后设置一层预锂化剂层，部分嵌锂后再设置一层负极材料层Ⅱ，再经嵌锂即得预锂化负极极片，该制备方法简单，易操作。预锂化剂可充分地嵌入负极材料层Ⅰ和负极材料层Ⅱ中，避免嵌锂反应不够均匀造成的锂沉积。

技术领域

本发明涉及一种预锂化负极极片及其制备方法、锂二次电池，属于负极极片技术领域。

背景技术

电池作为储能设备，不仅带动了便携电子行业的发展，也带动了新能源汽车的快速兴起，已经成为现代社会发展不可或缺的核心部件。锂离子电池因具有高能量密度、高功率密度、长寿命、无记忆效应等优点，占据了便携式电子产品电池与动力电池的大部分份额。随着社会与科技的发展进步，对锂离子电池的能量密度与循环寿命等指标提出了更高的需求。

目前，锂离子电池能量密度的提升可通过引入高容量硅基负极材料实现，但硅基负极的低库伦效率将造成活性锂的持续损耗，导致能量密度与循环寿命的快速衰减，在负极进行预嵌锂可有效提升锂离子电池的循环寿命。例如CN105742613B公开了一种在负极表面附着锂粉或锂箔的预锂化方法，但该方法存在表面嵌锂不均与嵌入动力不足的缺点，易造成后期负极极片表面析锂，进而引起内部短路，造成安全隐患。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种预锂化负极极片，有利于缓解负极材料的首次及后续循环过程中的不可逆活性锂损耗，有利于提高电池能量密度及循环性能。

本发明的第二个目的在于提供一种预锂化负极极片的制备方法，该方法得到预锂化负极极片嵌锂充分，可有效缓解后期负极极片表面析锂的问题。

本发明的第三个目的在于提供一种锂二次电池。

本发明的技术方案如下：

一种预锂化负极极片，包括集流体和依次设置在集流体表面的负极材料层Ⅰ和负极材料层Ⅱ；所述负极材料层Ⅰ与负极材料层Ⅱ相邻的一侧均嵌有锂元素。

本发明的预锂化负极极片中，负极材料层Ⅰ与负极材料层Ⅱ相邻的一侧均嵌有锂元素，能够有效补偿负极材料的首次及循环过程的不可逆活性锂损耗，提高电池能量密度，延长电池的循环寿命。

优选地，所述负极材料层Ⅰ和负极材料层Ⅱ中嵌有的锂元素均由表面向内部呈梯度升高分布。负极材料层Ⅰ和负极材料层Ⅱ中嵌有的锂元素均由表面向内部呈梯度升高分布，有利于缓解负极极片表面析锂，引起内部短路，造成安全隐患的缺陷。

负极材料层Ⅰ和负极材料层Ⅱ中嵌有的锂元素均由表面向内部呈梯度升高分布指的是，负极材料层Ⅰ和负极材料层Ⅱ的相邻侧为内部，即负极材料层Ⅰ和负极材料层Ⅱ的相邻侧中嵌有的锂元素的浓度较高。即将负极材料层Ⅰ中锂元素含量高的一侧与负极材料层Ⅱ中锂元素含量高的一侧相向设置，负极材料层Ⅰ中锂元素含量高的一侧与负极材料层Ⅱ中锂元素含量高的一侧相贴合。

优选地，所述负极材料层Ⅰ和负极材料层Ⅱ中嵌有的锂元素通过在两层间设置预锂化层实现对负极材料层Ⅰ和负极材料层Ⅱ的预锂化，预锂量为极片容量的2％～15％。通过合理调整和优化预锂量，保证负极材料层具有充足锂元素，缓解负极材料的首次不可逆容量损失，同时避免过多的锂沉积，造成表面析锂，引起内部短路。

一种预锂化负极极片的制备方法，包括以下步骤：

(1)将负极浆料A涂覆在集流体表面，经辊压和干燥形成负极材料层Ⅰ；

(2)将预锂化剂均匀分散在负极材料层Ⅰ的表面，形成预锂化剂层，进行嵌锂；所述预锂化剂为锂粉或锂箔；