[发明专利]铜箔及其制备方法、包含该铜箔的极片及锂离子电池

说明书

本发明涉及一种铜箔及其制备方法、包含该铜箔的极片及锂离子电池，包括铜基箔，所述铜基箔上设置有若干第一微孔和第二微孔，所述第一微孔位于所述铜基箔的两个表面，所述第二微孔贯穿所述铜基箔，所述第一微孔和第二微孔内填充有氮化锂，铜箔表面涂布石墨涂层。本发明的铜箔由于多孔而实现轻量化，通过将氮化锂嵌在微孔内，具有补锂功能，易于补液，减少锂枝晶生成，降低短路风险；同时锂离子电池具有高的能量密度，其倍率和循环性能优异。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是指一种铜箔及其制备方法、包含该铜箔的极片及锂离子电池。

背景技术

随着锂离子电池的发展，集流体的厚度在逐渐变薄。铝箔由最初的20μm，目前已经逐步发展到12～15μm；铜箔由最初的10μm，目前已经逐步发展到4.5～6μm。集流体的轻薄化减轻了电池的重量，同时释放出的空间进一步提高了电池的容量，最终使得锂离子电池的能量密度逐步提升。而锂离子电池也由于其较高的能量密度优势使其在市场上占据主流地位。目前15μm铝箔和6μm铜箔的抗拉强度和延伸率已经到了可以接受的极限，12μm的铝箔和4.5μm的铜箔目前还未广泛应用。

而近年来，基于度电成本考虑，对锂离子电池寿命的要求越来越高。锂离子电池正负极材料的首次库伦效率直接影响了电池的化成容量，进而影响电池寿命，为了提高首效，补锂技术应运而生。补锂技术主要分正极补锂、负极补锂和第三电极补锂。采用第三电极补锂，需要对电池结构进行改造，该方法实用价值不大。目前具有应用价值的主要还是负极金属锂粉或锂箔补锂和正极氧化物补锂两种工艺。正极氧化物补锂安全性好，不需要改变现有的工艺，成本投入较低，但是技术成熟度较低，市场上可用于正极补锂的材料少。负极金属锂粉或锂箔技术成熟度较高，有望尽快推广应用，但由于补锂后，负极片在电解液注入后会立即发生快速嵌锂反应，而此时由于电解液没有充分浸润负极片，负极片内部孔隙以及负极活性物质表面未能被电解液中的有机溶剂以及成膜添加剂充分包裹，导致负极表面形成的SEI膜不够均匀和致密，造成成本投入较大、技术改造难度较大，最重要的是有安全风险、经常发生爆炸事故而无法进一步提高首效及能量密度。

英国发明专利GB2318127A公开了一种涂布设备和工艺技术，在真空腔体中通入氮气，锂蒸发后，利用物理气相沉积，锂和氮之间的反应，从而形成一氮化三锂的技术。当使用铜或其它导电材料作为衬底时，即可在导电金属集流体上形成氮化锂，该设备和工艺可有利地用于制造锂干电池。该技术在集流体表面形成的氮化锂膜，如果用来作为锂离子电池负极集流体时，氮化锂反应后，负极活性物质将会发生大面积脱落，所以只能作为锂干电池使用。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种铜箔及其制备方案、包含该铜箔的锂离子电池，提高电池能量密度及首效，进而提高电池寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种铜箔，包括铜基箔，所述铜基箔上设置有若干第一微孔和第二微孔，所述第一微孔位于所述铜基箔的两个表面，所述第二微孔贯穿所述铜基箔，所述第一微孔和第二微孔内填充有氮化锂。

在本发明的一个实施例中，所述铜基箔的厚度≤10μm。

在本发明的一个实施例中，所述第一微孔和第二微孔的孔径不大于10微米，所述铜基箔的孔隙率≤70％。

本发明还提供一种铜箔制备方法，包括如下步骤：

S01：利用附有锂箔的对辊对上述的的铜基箔进行辊压，使锂箔嵌入第一微孔和第二微孔中；

S02：第一微孔和第二微孔中的锂箔与氮气反应形成氮化锂。

在本发明的一个实施例中，S01和S02中的环境湿度≤0.4％。

在本发明的一个实施例中，S02中氮气来自于空气。

本发明提供一种电池极片，包括上述的铜箔和石墨涂层，所述石墨涂层涂布于所述铜箔表面。