[发明专利]熔融沉积制备锂带的方法

说明书

本发明涉及熔融沉积制备锂带的方法，属于锂带的制备技术领域。本发明解决的技术问题是提供熔融沉积制造锂带的方法。该方法具体步骤为：S0：设置沉积目标值，输入初始的控制参数值；S1：通过控制参数控制，进行熔融沉积；S2：对熔融沉积出的锂膜进行实时监测，得监测值；S3：将监测值与沉积目标值比对，如果不满足要求，则执行S4步骤，如果满足要求，则执行S5步骤；S4：根据锂膜厚度及控制参数进行逻辑运算，修正控制参数值后，依次进行S1～S3步骤；S5：继续熔融沉积，得到超薄锂带。本发明采用模型控制化的金属熔融沉积技术制备锂带，在铜箔上沉积出平整均匀，厚度可控的超薄锂带。该方法原料利用率高、设备成本较小、适用于自动化批量生产。

技术领域

本发明涉及熔融沉积制备锂带的方法，属于锂带的制备技术领域。

背景技术

电动汽车的快速发展，对锂电能量密度提出了新的更高的要求。金属锂具有很高的比能量密度(3860mAh/g)，是未来高能量电池负极材料的最佳选择，为此，制备金属锂带(尤其是超薄金属锂带)成为当前的研究热点。

目前通常采用机械延压法制备锂薄带，但延压法存在以下几个问题：锂带在压延过程容易断裂；对于50μm以下的超薄锂带其厚度难以均匀控制；边角料多、锂原材料浪费大；压延机械精度要求高，设备投入大。当前关于这方面的研究不少，但很难取得实时性进展，难以进行批量生产。如CN200920251219.3专利采用机械压延工艺制备带钝化层的锂箔，在生产过程中极易发生拉伸变形甚至断裂的异常；CN201610393493.9专利提出了一种复杂的控温压延锂带装置，以确保延压锂膜在厚度与硬度方面的一致性；CN201410443081.2专利采用锂液涂布方式制备金属锂带，但其采用简单液压缸作为动力驱动系统，涂布较为粗糙，难以保证锂膜的均匀性。

因此，急需一种能够批量生产的、质量可控的金属锂带的制备方法。

发明内容

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供熔融沉积制造锂带的方法，通过熔融沉积，制备得到质量可控的锂带，实现自动化批量生产。

熔融沉积为将金属材料加热融化，通过保温传送，在带有一个微细出口的喷嘴处挤出，在基材表面进行沉积该金属材料。本发明采用熔融沉积技术来制备金属锂带。

本发明熔融沉积制造锂带的方法，采用铜箔为基底，在铜箔上熔融沉积金属锂，具体步骤为：

S0：设置沉积目标值，输入初始的控制参数值，所述控制参数为锂液温度、涂头出锂量、铜箔传送速率和铜箔温度；

S1：通过控制参数来控制，进行熔融沉积；

S2：对熔融沉积出的锂膜进行实时膜层监测，得到监测值；

S3：将监测值与沉积目标值进行比对，如果不满足要求，则执行S4步骤，如果满足要求，则执行S5步骤；

S4：根据监测值以及控制参数进行逻辑运算，得到修正的控制参数值，并将S1步骤的控制参数修改为修正的控制参数值；依次进行S1～S3步骤；

S5：继续熔融沉积，得到超薄锂带。

优选的，S4步骤中的逻辑运算公式为：

其中，d为锂膜厚度，单位μm；m为涂头出锂量，单位mg/min；T1为锂液温度，单位℃；

T2为铜箔温度，单位℃；v为铜箔传送速率，单位m/min；w为锂膜宽度，单位mm；α为浮动因子，单位℃²·mm³/mg，α取值为1.05～7.55。

进一步优选的，所述超薄锂带的锂膜厚度为3～100μm。

优选的，涂头出锂量的调控范围为1～80mg/min。