[发明专利]金属锂带的制备方法及采用该方法制备的金属锂带

说明书

技术领域

本发明属于锂金属技术领域，特别涉及一种金属锂带的制备方法。

背景技术

由于锂电池具有能量密度高等特点，进入21世纪之后，其在储能器件中扮演着越来越重要的角色。而随着使用这些锂电池的便携式电子设备微型化和长待机化的不断发展，这些设备对锂电池的能量密度提出了越来越高的要求。因此，如何提高锂电池的能量密度，便成为了广大锂电池研究领域研究者最为重点的研究方向。

锂电池包括金属锂负极电池和锂离子电池。

对于锂离子电池而言，由于电极材料的原因，在首次充电过程中均会形成固体电解质膜(SEI膜)，从而消耗一部分来自正极材料中的锂离子，最终导致电芯的首次库伦效率低于100％。例如石墨材料的首次库伦效率在90％左右，而合金阳极首次效率更低，以硅阳极材料为例，其首次库伦效率之间65％～85％之间。为了较大幅度的提高电芯的能量密度，就有必要提高电芯的首次库伦效率。在这方面，国内外专家均展开了广范的研究，并取得了一些成果：公开号为CN1290209C的中国专利申请提到将锂金属、阳极材料和非水液体混合形成浆料，将浆料涂覆到集流体上，然后干燥浆液；该方法虽然能够起到补锂作用，最终实现提高电芯的首次库伦效率的目的，但是整个电芯的生产工艺必须在干燥室内完成，同时金属锂与阳极材料共混难度大，因此生产成本较高。申请号为JP1996027910的日本专利申请采用将金属锂片覆盖在阳极片表面，然后卷绕制成电池，再灌注电解液的方法制备锂离子电池，使用该方法补锂时，由于补锂量需求较低，需要使用厚度非常小的金属锂带。

而对于金属锂电池而言，由于正极材料涂敷厚度及活性材料比容量的限制，其真实需要的与其匹配的金属锂的厚度同样较小，降低现有锂电池金属锂片的厚度，同样可以显著的提高电池的能量密度。但现有技术难以生成出厚度较小的金属锂带。

有鉴于此，确有必要开发一种新的方法，用以制备厚度较小，同时又能大批量稳定生产金属锂带，从而用于储能器件补锂或金属锂电池负极。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供的一种金属锂带的制备方法：首先选择基材，然后用润滑剂对基材进行处理，再将锂源布置于两层处理后的基材之间辊压得到复合锂带，通过选择使用辊压辊的半径配比，以及辊压过程中两对辊辊速的调节，从而使得锂带与两层基材之间粘接力不同，最后将复合锂带中与锂层粘接力较小的基材剥离，得到单面自支撑的金属锂带。该方法制备金属锂带方法简便，制备出来的锂带厚度均匀性好。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种金属锂带的制备方法，主要包括如下步骤：

步骤1，基材处理：将润滑剂A均匀布置于厚度为h_a的基材A上得到处理后的基材A待用；将润滑剂B均匀布置于厚度为h_b的基材B上得到处理后的基材B待用；

步骤2，锂带预成型：将金属锂源布置于步骤1所述处理后的基材A和处理后的基材B之间，之后采用对辊进行辊压即得到预成型锂带，所述对辊包括a辊和b辊，所述a辊和所述b辊的半径分别为r_a和r_b，辊压时a辊和b辊的表面辊压线的速度分别为V_a、V_b，辊压时a辊和b辊之间的间隙为小于或等于h_a+h_b+100um；

步骤3，成品锂带制备：去除步骤2得到的预成型锂带上的基材A或/和基材B，即得到厚度不超过100um的成品金属锂带。

作为本发明金属锂带的制备方法的一种改进，步骤1所述的基材A为金属箔材、聚合物箔材或复合箔材；所述的基材B为金属箔材、聚合物箔材或复合箔材。

作为本发明金属锂带的制备方法的一种改进，步骤1所述的基材A为铜箔、铝箔、无锈钢箔、铝塑膜、尼龙膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚氯乙烯膜或聚酯膜，且h_a小于或等于5mm；所述的基材B为铜箔、铝箔、无锈钢箔、铝塑膜、尼龙膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚氯乙烯膜或聚酯膜，且h_a小于或等于5mm。

作为本发明金属锂带的制备方法的一种改进，步骤1所述的润滑剂A为固体润滑剂或/和液体润滑剂；所述的润滑剂B为固体润滑剂或/和液体润滑剂。

作为本发明金属锂带的制备方法的一种改进，步骤1所述的润滑剂A为石墨、二硫化钼、氧化物、氟化物、软金属、矿物油、合成油和动植物油中的至少一种；所述的润滑剂B为石墨、二硫化钼、氧化物、氟化物、软金属、矿物油、合成油和动植物油中的至少一种。