[发明专利]微孔锂箔生产方法和装置

说明书

本发明公开了一种微孔锂箔生产方法和装置。微孔锂箔生产方法包括：提供锂液和惰性气体；将惰性气体混入锂液中，然后对混合后的锂液进行加热/保温；提供待涂布基材，对所述待涂布基材进行冷却处理；通过涂布的方式将混入惰性气体的锂液涂布到已经冷却的基材上，使混入惰性气体的锂液迅速凝固变为箔材，锂液中惰性气体的部分形成微小孔隙；在进行涂布的同时使基材连续移动，获得连续的微孔锂箔带材。本发明制备的微孔锂箔厚度均匀；与普通锂箔相比，相同厚度的条件下具备更低的载锂量，有助于精确控制补锂量和有助于电解液快速渗透将锂金属溶解。

技术领域

本发明涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种微孔锂箔生产方法和装置。

背景技术

锂电池因其能量密度高，循环寿命长和适用温度范围广的优点而被广泛的应用于航空航天，计算机，移动通讯设备，机器人和电动汽车等领域。随着社会的发展，科技的进步，对于锂电池的能量密度和循环寿命要求越来越高，而目前单纯以石墨为负极的锂离子电池难以满足社会的预期，所以需要开发新型具有更高比容量的正负极材料。对于负极材料而言，进行预锂化工作，可有效提高电池比能量并增加电池寿命。锂金属具有高的比容量(3860mAh/g，为石墨负极的10倍)和最低的氧化还原电位(-3.04V VS标准氢电位)。采用金属锂对传统石墨负极进行预锂化处理，一方面可以提高电池的首次库伦效率，增加电池的比能量，另一方可以有效延长电池的循环寿命，这使得锂离子电池将有更广阔的应用领域。

申请号为201911005413.8的中国专利申请中公开了一种可涂布机涂覆加工的金属锂带及其制备方法，其可以生产出厚度为20μm至100μm的金属锂带，而应用于电池预锂化方面的金属锂带要求其厚度一般小于5μm。鉴于此，本发明提供一种可以制备3μm至100μm厚度带微孔的金属锂带材的方法和装置，使用本发明技术方案制备的微孔锂箔具有相对均匀的微孔，使单位面积载锂量更低，尤其适用于通过锂离子电池的负极预锂化进行补锂使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种微孔锂箔生产方法和装置，其可以生产出3μm至100μm厚度的微孔锂箔，从而满足锂离子电池负极预锂化的需求。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现。

本发明提供了一种微孔锂箔生产方法，包括：提供锂液和惰性气体；将惰性气体混入锂液中，然后对混合后的锂液进行加热/保温；提供待涂布基材，对所述待涂布基材进行冷却处理；通过涂布的方式将混入惰性气体的锂液涂布到已经冷却的基材上，使混入惰性气体的锂液迅速凝固变为箔材，锂液中惰性气体的部分形成微小孔隙；在进行涂布的同时使基材连续移动，获得连续的微孔锂箔带材。

可选地，所述待涂布基材为由以下材料中的至少一种制备的单层或多层，所述材料选自：聚合物，包括聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)、聚酯；包含集流体的电池负极，包括硅碳负极、石墨负极；无机氧化物，包括三氧化二铝；无机导体，包括石墨、碳纳米管、石墨烯；金属，包括铜、铝、不锈钢。

可选地，所述惰性气体为与金属锂不产生反应的气体，如氩气。

可选地，对所述混入惰性气体的锂液进行加热/保温后进行涂布，其中加热/保温温度为200℃至600℃，优选260℃至360℃。

可选地，对待涂布基材进行冷却处理，冷却温度为-180℃至20℃，优选-60℃至-20℃。

可选地，控制涂布速度和基材的移动速度，使它们相互匹配。

本发明的另一个方面提供了一种微孔锂箔生产装置，微孔锂箔生产装置包括：供料装置，提供用于涂布的掺入惰性气体的锂液；加热/保温装置，用于将掺入惰性气体的锂液在涂布前加热/保温；基材放卷装置；冷却装置，用于将放卷的基材冷却；涂布装置，用于将掺入惰性气体的锂液涂布在冷却的基材上；收卷装置，所述收卷装置用于将通过涂布形成的微孔锂箔(含基材)收卷。