[发明专利]一种粉末锂电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属锂电池技术领域，尤其是涉及一种粉末锂电极的制备方法。 

背景技术

金属锂电池因其具有较高的工作电压和放电比容量，长期以来备受关注。目前商业化比较成熟的金属锂电池主要有锂-碘电池、锂-二氧化锰电池、锂-亚硫酰氯电池等，在日常消费电子产品以及便携式移动通讯中应用非常广泛。 

目前公知的金属锂电池通常使用锂箔作为制作负极的材料，集流体材料为镍基和铜基材料，形态为二维网状或箔状，通过将锂箔与铜/镍网或铜/镍箔在一定压力下压合得到金属锂电极。这种金属锂电极的界面性质在很大程度上影响着电极的放电性能。研究表明，金属锂在非水电解质溶液中的交换电流密度很小（<0.85mA/cm²），使得其在该类电解质溶液中无法进行大电流放电，这严重制约了锂电池的倍率放电性能，导致金属锂电池的倍率特性较差，而锂电极又是决定电池放电性能的关键所在，因此，在需要大功率电能输出的场合，如电动工具或电动汽车中，锂箔负极的金属锂电池难以得到应用。 

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种放电电流密度大、放电倍率特性高、能够满足大功率电能输出的粉末锂电极的制备方法。 

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是： 

一种粉末锂电极的制备方法，其特点是：包括将含有粉末锂的填充物填充在焊有电流引出线的三维多孔结构的金属集流体的空隙中，直至金属集流体内部空隙被填充物完全充满，然后将金属集流体压制成型，即为粉末锂电极。

本发明还可以采用如下技术方案： 

所述填充物中还均匀混合有导电剂3。

所述金属集流体为孔隙率50%-95%的泡沫铜或泡沫镍。 

所述电流引出线为铜丝或镍丝。 

所述导电剂为导电碳粉Super P、导电碳粉VGCF、导电乙炔黑、导电银粉、活性碳粉中的一种。 

所述粉末锂的制备过程为：惰性气氛保护下，将185℃-250℃熔融金属锂与热硅油按体积比1:40-1:120混合，倒入高速分散搅拌机中，在600～6000rp/min条件下分散搅拌60-180分钟，形成锂的乳浊液，然后在快速冷却机中将所述锂的乳浊液迅速冷却至25℃的室温，形成锂的混合液，再将混合液倒入40-800目筛中，得到湿粉末锂；将所述湿粉末锂用无水环己烷充分清洗，除去表面附着的硅油，然后在真空烘箱中90℃-120℃干燥12-24h，过40-800目筛网后，制得粒径为10um-150um的粉末锂。 

所述填充过程包括：所述金属集流体水平放置在不锈钢平板上，所述填充物均匀撒落在金属集流体表面，并用毛刷轻扫，使填充物下落并完全填充在泡沫金属空隙中。 

所述电流引出线通过超声焊焊接在金属集流体边角处。 

所述压制的压力为0.01Mpa-80Mpa。 

本发明具有的优点和积极效果是： 

1、本发明采用了含有粉末锂的电极，使得活性物质粉末化，有效增加了电极的比表面积，可达到0.4m²/g，是传统锂箔电极比表面积的4倍以上；并且由于粉末电极中存在大量的孔隙，有利用电解液对其内部的浸润，改善了电解液与金属锂的界面相容性，降低了电极的反应阻抗，大大提高了界面反应活性，从而提高了电极的放电电流密度，有效改善了电池的放电倍率特性，采用该电极制备的金属锂电池能够满足大功率电能输出，可广泛应用于大功率动力电动工具和电动车等领域。

2、本发明采用了三维多孔结构的泡沫铜或泡沫镍作为电极集流体，既保证了粉末锂与电极集流体直接接触部分的粘接牢固，又保证了粉末锂与粉末锂之间的粘接力，有效防止了电极在使用过程中的脱粉。 

3、本发明通过在粉末锂中掺入了导电粉末，进一步提高了粉末锂电极的放电性能。

4、本发明结构简单、制备工艺简便，过程容易实现。 

附图说明

图1是本发明制备的粉末锂电极结构示意图； 

图中，1-电流引出线，2-粉末锂，3-导电剂，4-金属集流体。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图1详细说明如下： 

粉末锂电极的制备过程如下： 

⑴ 粉末锂的制备