[实用新型]一种补锂电芯结构及锂离子电池

说明书

本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种补锂电芯结构及锂离子电池，包括电芯组件以及用于补锂的金属锂片，所述电芯组件包括依次层叠放置的第一负极片、第一隔离膜、正极片、第二隔离膜以及第二负极片，所述金属锂片的一端与所述第一负极片电连接，金属锂片的另一端与所述第二负极片电连接。本实用新型的一种补锂电芯结构，能够实现对负极的补锂，结构简单，安全性好，易于大批量规模化生产。

技术领域

本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种补锂电芯结构及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池在首次充电的过程中，由于正负极发生的不可逆反应导致其容量出现不同程度不可逆损失，通常负极的首次不可逆损失往往大于正极。常用的石墨负极材料，其首次效率～93％，不可逆反应导致整个电池的容量损失高达～7％；而更高能量密度的其他负极，如硅基、锡基等合金类负极材料的首次效率则更低(通常＜80％)，这就导致其应用受到极大限制，常用的解决方法为向负极中补充损失的锂，通过提高负极的首次充放电效率来有效提高锂离子电池的能量密度。

负极补锂常用的方法为锂粉、化合物锂源或锂复合。锂粉补锂是将处理后的锂粉均匀的覆盖在负极极片表面，通过充放电过程将锂激活参与充放电反应达到补锂目的，但锂粉活性极高，容易发生自燃爆炸等危险，需要极高的环境要求，这就导致其实际应用收到极大限制；化合物锂源则是将锂与其他化合物反应形成惰性锂源，直接在合浆或涂布等过程加入到负极极片中，但该方法同时引入其他物质，导致副反应的发生，同时补锂程度受到限制，实际应用效果不佳；锂复合则是将锂(通常为锂箔)与负极极片直接辊压复合，在充放电过程中将锂激活，原理与锂粉类似，但受限于锂箔的加工能力，目前很难做到低于5um的锂箔，这就导致锂箔占据负极的厚度，待锂参与反应后导致正负极的界面变差，同时需要辊压设备且在严苛的环境下才能作业。

专利CN206401458U提供一种卷绕式锂离子电池复合电芯包括极芯，将正极片、隔膜、负极片与锂箔按照“负极片-锂箔-隔膜-正极片-隔膜”的顺序依次叠放并卷绕在一起；在卷绕中心设置有沿极芯轴线方向延伸的锂片或者锂棒，该结构可以为卷绕电芯提供中心支撑结构并能提供补锂，该结构采用锂复合的方法，会导致正负极界面变差，中心锂片或锂棒的补锂效果自中心向外，导致较大的补锂梯度，甚至会在中心位置补锂过量而出现析锂；专利CN209401658U提供的锂离子电池在外壳和绝缘层直接设置锂金属层，外壳与正极相连，该结构将锂金属置于电芯底部，使锂金属在通电情况下参与反应达到补锂目的，但这仅对金属外壳电芯结构有效，软包电芯则无法实现；专利CN111081982A使用隔膜将金属锂与极片组隔绝，将金属锂封装到电池特定空间，避免金属锂与正负极大面积接触，降低电池安全风险，之后将金属锂与正极或负极连接导通，该方法结构简单，但是需要锂金属先用隔离膜包覆再通过其他方法与正极或负极导通，对于量产的实施具有一定困难，且该专利并未公开如何导通金属锂与正极或负极。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种补锂电芯结构，能够实现对负极的补锂，结构简单，安全性好，易于大批量规模化生产。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种补锂电芯结构，包括电芯组件以及用于补锂的金属锂片，所述电芯组件包括依次层叠放置的第一负极片、第一隔离膜、正极片、第二隔离膜以及第二负极片，所述金属锂片的一端与所述第一负极片电连接，金属锂片的另一端与所述第二负极片电连接。

本实用新型的电芯补锂效果均匀稳定，保证电芯的安全性能和一致性，不需要改变现有锂离子电池生产工艺，方法简单，易于大规模生产，该补锂电芯结构可以通过静置温度调整，对补锂速度进行调整，在静置阶段即可完成补锂，更易操作，该补锂电芯结构适用于软包、方壳或钢壳的卷绕或叠片电芯；该补锂电芯结构的能量密度相对其他一般结构电芯的能量密度得到明显提升，同时循环寿命极大改善。