[发明专利]一种复合补锂片以及设有该复合补锂片的电芯和电池

说明书

本发明提供了一种复合补锂片，其包括第一膜片、第二膜片以及至少一个含锂金属体。中间含锂金属体的两侧设置第一膜片和第二膜片，第一膜片和第二膜片的外侧还可设有另外的含锂金属体。未被第一膜片和第二膜片覆盖的含锂金属体的部分形成首效补锂区，用以快速补充电池首次充放电过程中形成SEI膜所消耗的活性锂；被第一膜片和第二膜片覆盖的含锂金属体的部分形成缓释补锂区，用以持久补充电池在长期电化学反应过程中损失的活性锂。通过本发明的复合补锂片，可以同时实现电池的首效补锂以及长期补锂，可以控制首效补锂过程中的补锂量以及控制电池在长期使用过程中的补锂量，既保证了电池的活性锂充足补给，又避免了过量补锂导致的安全隐患。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体地涉及一种复合补锂片以及设有该复合补锂片的电芯和电池。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、高倍率的特点，近年来锂离子电池在汽车、能源等领域的广泛应用进一步催生了对其电化学性能的高要求，包括高能量密度、高安全性和长日历使用寿命。锂离子电池的电化学性能与其首次库伦效率和负极固体电解质界面(SEI)膜的形成密切相关，在锂离子电池化成的首次充电过程中，负极表面形成的SEI膜会消耗部分活性锂从而造成正极材料的锂损失，常用的石墨负极首次充电会消耗约10％的锂源，越高比容量的负极材料，如硅、无定形碳等，其对正极锂源的消耗越多；另外，除了首次充放电过程以外，电池持续运行过程中也会不断消耗活性锂，造成循环后的容量衰减。

对正极或负极进行补锂是提升锂离子电池能量密度、改善循环性能的一种有效方法，如何提高首效同时还能在电池循环过程中持续补充活性锂消耗，是锂离子电池补锂技术研究的重点。已经有研究通过引入活性较高的金属锂(粉)或金属锂盐来补偿锂离子电池在首次充放电时的容量损失，但这种方法只能补充电池首次充电过程中的损失，多次循环后对循环寿命的改善效果有限。另外，还有通过引入第三电极来实现电池首效补锂和运行过程的持续补锂，但引入第三电极需要重新设计电芯结构和壳盖结构，引起一系列工艺等的变动。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明提供一种复合补锂片，该复合补锂片包括第一膜片、第二膜片以及至少一个含锂金属体。中间含锂金属体的两侧设置第一膜片和第二膜片，第一膜片和第二膜片的外侧还可设有另外的含锂金属体。未被第一膜片和第二膜片覆盖的含锂金属体的部分形成首效补锂区，用以快速补充电池首次充放电过程中形成SEI膜所消耗的活性锂；被第一膜片和第二膜片覆盖的含锂金属体的部分形成缓释补锂区，用以持久补充电池在长期电化学反应过程中损失的活性锂。通过本发明的复合补锂片，可以同时实现电池的首效补锂以及长期补锂，可以控制首效补锂过程中的补锂量以及控制电池在长期使用过程中的补锂量，既保证了电池的活性锂充足补给，又避免了过量补锂导致的安全隐患。

本发明提供的技术方案如下：

根据本发明提供一种复合补锂片，该复合补锂片包括第一膜片、第二膜片以及第一含锂金属体，第一膜片与第二膜片的结构相对称，第一膜片和第二膜片置于第一含锂金属体的两侧，第一膜片和第二膜片从两侧覆盖第一含锂金属体的区域形成复合补锂片的缓释补锂区，第一膜片和第二膜片未从两侧覆盖第一含锂金属体的区域形成复合补锂片的首效补锂区，第一膜片和第二膜片具有微孔，微孔的孔径为0.01μm～2000μm，微孔的通孔孔隙率为10％～90％，首效补锂区与缓释补锂区的面积比为1/2～1/5；或者，复合补锂片包括第一膜片、第二膜片、第一含锂金属体以及第二含锂金属体，第一膜片与第二膜片的结构相对称，第一膜片和第二膜片置于第一含锂金属体的两侧，第二含锂金属体设置于第一膜片和第二膜片的外侧，第一膜片和第二膜片从两侧覆盖第一含锂金属体的区域形成复合补锂片的缓释补锂区，第二含锂金属体的区域以及第一膜片和第二膜片未从两侧覆盖第一含锂金属体的区域形成复合补锂片的首效补锂区，第一膜片和第二膜片具有微孔，微孔的孔径为0.01μm～2000μm，微孔的通孔孔隙率为10％～90％，首效补锂区与缓释补锂区的面积比为1/2～1/5。