[发明专利]一种预锂化复合负极片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种预锂化复合负极片及其制备方法和应用，所述预锂化复合负极片的制备方法包括：将负极极片、锂箔以及离型膜进行预压，得到复合半成品；所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间；将得到的复合半成品进行压延，得到预锂化复合负极片。本发明所述制备方法通过提供外界锂源，解决了采用金属锂做负极的锂二次电池循环寿命低以及负极材料首效较低的问题，提高了电池的容量和循环性能，工艺流程简单，安全，生产效率高，具有良好的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于锂二次电池技术领域，具体涉及一种预锂化复合负极片及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池由于能量密度高，循环性能好等优点，受到了广泛关注。随着移动互联网设备的普及，电动汽车和其它电动交通工具的推广，以及无人机和太空探测器等航空航天科技的发展，锂离子电池性能正面临着更高的发展要求，如何提升锂电池的体积能量密度和质量能量密度已成为高性能锂离子电池的重点突破方向。

目前，通常采用高克容量硅基负极材料来提高电池的能量密度。但是由于高克容量硅基负极材料首次效率较低，在极限工艺的设计条件下也难以达到400Wh/kg的能量密度，因此需对负极材料进行预锂化处理，提升首次效率，进而电池的提高能量密度。同时，该方法也可应用于负极采用金属锂的锂二次电池中，金属锂性质活泼，与电解液接触发生反应，会导致金属锂的不可逆消耗；并且充放电过程，金属锂的溶解-沉积不均匀，带来锂枝晶的生长和锂的粉化的而问题，导致电池循环寿命低。

负极预锂化的方法主要包括以下3种：

1.负极片预化成：该方法可最大程度模拟SEI膜的形成，但其操作较为复杂，难以实现大规模应用；

2.负极添加锂粉：该方法可在负极制浆过程中添加，也可在负极极片表面喷涂锂粉，操作相对简便，但锂粉操作安全性难以保障；

3.负极三层电极法：该方法对加工条件没有苛刻要求，但是对保护层在极片收放卷、辊压、裁切等工位的稳定性提出来了很大的挑战。

CN108550780A公开了一种采用三维箔材的锂离子电池负极单面预锂化方法，该方法包括：将负极浆料涂布到所述三维集流体上，并进行碾压，得到碾压后的极片；对极片进行预锂化复合：预锂化的方法，根据锂金属原料的不同，分为两种，采用锂金属粉末的预锂化方法，向以上碾压后极片的其中一面均匀地喷洒或者涂布锂金属粉末；采用锂箔的预锂化方法，将以上碾压后极片的其中一面与锂箔在一定压力下进行粘结复合：将正极、隔膜和以上完成预锂化复合的负极片装配成电芯，对其进行注液和化成。该方法需采用三维集流体，且只对负极材料的单面进行了预锂化处理，其对电池能量密度的提高有限。

CN109713227A公开了一种锂离子电池预锂化方法，该方法包括：在室温下将锂粉、导电剂和聚合物在干粉状态下混合，并根据情况加入适量的锂盐，搅拌使之预混合均匀，然后通过升温加热或者加入有机溶剂，最终搅拌得到均匀的多元混合浆料；其次将多元混合浆料通过不同涂覆方法直接涂覆在锂离子电池的负极片表面，冷却或者溶剂挥发后得到表层为富锂导电涂层的负极片；最后利用表层为富锂导电涂层的负极片组装得到锂离子电池。该方法虽然操作简单，但过程中的安全性难以保障。

综上所述，如何提供一种安全简单的预锂化复合负极片的制备方法，提高电池的容量以及循环性能，成为当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种预锂化复合负极片及其制备方法和应用，所述预锂化复合负极片的制备方法通过提供外界锂源，解决了负极材料首效较低的问题及提供电池所需的锂源，提高了电池的容量和循环性能，工艺流程简单，安全，生产效率高，具有良好的工业化应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种预锂化复合负极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：