[发明专利]补锂集流体及其制备方法、补锂极片及锂电池

说明书

本发明公开了一种补锂集流体，包括金属箔材和负载其上的补锂层，补锂层包括导电炭、含锂添加剂、第一聚合物和/或其衍生物、以及第二聚合物和/或其衍生物，第一聚合物选自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、环氧树脂及酚醛树脂中的任意一种或多种，第二聚合物为聚四氟乙烯。本发明还公开了一种补锂集流体的制备方法，包括以下步骤：将补锂浆料置于辊压机的预热的辊轮之间进行辊压，得到自支撑补锂涂层，辊轮的预热温度为50℃～150℃；将自支撑补锂涂层置于金属箔材上，在预热的辊轮之间进行热压复合。本发明还公开了一种负极片。本发明还公开了一种锂电池。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及补锂集流体及其制备方法、补锂极片及锂电池。

背景技术

近年来，新能源汽车在乘用车及特种车的市场份额逐步提高。但是，目前市场上的新能源汽车普遍存在行驶里程短的问题，尤其是低端入门级车辆，这也限制了新能源汽车的进一步普及。因此，如何提升新能源汽车的行驶里程、降低新能源汽车的生产成本成为了新能源行业急需解决的问题。

锂离子电池作为新能源汽车的核心部件，为车辆行驶提供相应的动力输出，提高车辆行驶里程的主要手段就是提高锂离子电芯的能量密度。而结合目前行业发展及技术现状来看，提高电芯能量密度的方式有很多，大体可以分为电芯和材料两个层面。电芯方面主要是通过优化电芯结构设计、最大化的提高活性组分的占比，但是其提升效果是有限的。而材料方面手段较为多样化，且可从根本上解决问题，如采用高比容量负极材料(硅碳负极、硅负极、锂金属负极)、高比容量正极(高镍、富锂正极)、高压正极(钴酸锂、锰酸锂)等，但是材料方面的创新往往是最难，也是最需要大量的时间去优化的。

硅负极材料作为目前市场上最常规的一种提升电芯能量密度的材料，正在逐步推广应用。其技术手段主要是以部分硅材料来代替常规石墨材料来实现负极容量的提升，电芯比容量提升，进而达到提升电芯能量密度的目的；硅材料作为一种高比容量的负极材料确实可以实现负极容量的大幅提升，但是其也存在自身体积膨胀大、首次充放电效率低、循环性差等相关问题。因此如何在应用硅材料的同时使其仍然保持较高的首效及循环性能成为了急需解决的问题。

负极补锂技术作为一种切实有效的手段，可以提升电芯的首次效率及循环性能，弥补因SEI膜的形成及不可逆物质的生成而消耗的锂。目前常规的补锂方法有锂箔补锂及锂粉补锂等，如中信国安盟固利专利公开号CN107768743A中提出一种多孔锂箔作为第三极的补锂方法，其虽可以达到补锂的目的，但是引入的第三极极大地增加了电芯装配难度，且采用第三极的电化学方法补锂，极大地影响了补锂速度及效率，且锂箔太过柔软、强度很差不适合大量的电芯装配，也需考虑装配过程中的安全性；此外，湖南立方新能源科技有限责任公司专利公开号CN 109728306 A阐述其在两层浆料层间紧密贴合一层多孔锂箔层从而达到提高首次效率及循环性能的目的，但是两层之间的锂箔势必会影响两层浆料层间的粘接力，在电芯循环过程中存在极片浆料层脱落的风险，且锂箔存在对于浆料溶剂的选择就会产生过多的限制。因此，目前的补锂技术都不够成熟，存在不稳定、安全性差的问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统的补锂技术存在不稳定、安全性差的问题，提供一种补锂集流体及其制备方法、补锂极片及锂电池。

一种补锂集流体，包括金属箔材和负载在所述金属箔材上的补锂层，所述补锂层包括导电炭、含锂添加剂、第一聚合物和/或其衍生物、以及第二聚合物和/或其衍生物，所述第一聚合物选自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、环氧树脂和酚醛树脂中的任意一种或多种，所述第二聚合物为聚四氟乙烯。

在其中一些实施例中，所述第一聚合物在补锂浆料中的质量百分数为1％～50％，所述第二聚合物在补锂浆料中的质量百分数为0.1％～20％。

在其中一些实施例中，所述含锂添加剂的粒径为500nm以下。

在其中一些实施例中，所述补锂层的厚度为0.1μm～12μm。