[发明专利]一种预锂化负极片及其制作工艺以及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种预锂化负极片及其制作工艺以及锂离子电池，该预锂化负极片包括负极集流体；设于所述负极集流体表面的第一负极膜层；以及第二负极膜层，所述第二负极膜层设于所述第一负极膜层的表面。其中，第一负极膜层中含有锂粉，第二负极膜层中不含有锂粉，该预锂化负极片的预锂化程度可控，且锂粉被第二负极膜层保护，生产中安全可靠，易于工业化。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种预锂化负极片及其制作工艺，还涉及一种由该预锂化负极片制成的锂离子电池。

背景技术

随着新能源的发展，锂离子电池作为一种清洁、方便的的储能装置应用越来越广泛，然而当前锂离子电池性能还未达到人们的需求。电池性能的提升是一份系统性工作，正、负极材料、隔膜、电解液作为锂离子电池的四大关键材料，成为提高电池性能主要的研究方向。

其中，常见的负极材料以人造石墨为主流，高性能、长续航的动力电池对负极材料提出了更为严苛的要求，传统的人造石墨在目前电池技术下，表现出明显不足，克容量上限制约着电池容量。此外，负极材料在实际生产过程中也存在着首次充放电时消耗电解液中大量的锂，导致电池容量低等问题，具体的说，首次循环中，在石墨负极表面形成SEI膜，进而导致5％～15％的首次不可逆容量损耗，高容量硅基材料损失有15％～35％。为了解决上述问题，目前主要是采用预锂化技术以提高锂离子电池的可逆循环容量，活性锂补偿技术得到了广泛的关注。通过预锂化技术可以补偿电极材料在首次循环中不可逆锂的损耗，用于形成负极表面SEI膜，以达到提高锂电池的可逆循环容量。

传统的预锂化方式主要有：负极补锂、正极补锂、隔膜补锂、铜箔补锂、三电极补锂、电解补锂液等。负极预锂化的原理是通过将负极材料与金属锂或其他含锂化合物物理接触，利用二者间自发的电化学反应形成SEI膜，可以补偿负极由SEI膜形成导致的不可逆容量损失，减少正极活性锂的不可逆消耗，从而提高电池容量。采用较多的方案是采用FMC公司生产的稳定锂金属粉末(Stabilized lithium metal powder，SLMP)与负极接触，主要是通过在合浆的过程中混合加入，或者在负极极片表面涂覆两种工艺。SLMP比容量较高，达3600mAh/g，其表面包覆有2％～5％的碳酸锂(Li₂CO₃)薄层，因此可以在干燥的空气中稳定存在和使用。但该技术方案中的碳酸锂(Li₂CO₃)薄层在极片制造过程中会破损，内部锂与空气接触易发生火灾。此外锂片补锂也经常采用，其是直接将锂片压在负极片的表面，在电解液中，负极与锂片直接接触，由于电势差电子自发地向负极移动，伴随着Li⁺在负极的嵌入，但由于锂箔贴在负极材料表面，导致其预锂化的程度很难控制，如不充分的锂化，不能充分提高首次库伦效率；而补锂过度，可能会在负极表面形成金属锂。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提供一种预锂化负极片及其制作工艺以及锂离子电池，该预锂化负极片的预锂化程度可进行调整，注液后形成SEI膜，无需额外的预锂化设备，锂粉被第二负极膜层保护，生产中安全可靠，且可在合浆工序中省去CMC并减少溶剂的使用，降低生产成本，易于工业化。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明首先提供了一种预锂化负极片，其包括：

负极集流体；

设于所述负极集流体表面的第一负极膜层，所述第一负极膜层含有锂粉；

以及第二负极膜层，所述第二负极膜层设于所述第一负极膜层的表面，且所述第二负极膜层不含有锂粉。

进一步的，所述负极集流体选自铜箔。

进一步的，所述第一负极膜层由固含量不低于90％的第一负极浆料挤出成型，其中，所述第一负极浆料由锂粉、负极活性物质、粘结剂和导电浆料混合制成；