[发明专利]一种锂离子电池电芯、锂离子电池及制备方法

说明书

本发明提供一种锂离子电池电芯，包括正极、负极、隔膜、以及锂带，所述正极、所述负极、所述隔膜、以及所述锂带按照“隔膜/锂带/负极/锂带/隔膜/正极”的顺序依次层叠在一起。该锂离子电池电芯通过对负极进行补锂，能够有效提升负极的首次库伦效率，同时提升电芯的循环性能。除此之外，本发明还提供一种包含该锂离子电池电芯的锂离子电池及其制备方法，同样具有上述技术效果。

技术领域

本发明属于电化学储能技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电芯、锂离子电池及制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环性能好、安全性好和环境友好等特点，被广泛应用于消费电子产品和动力储能产品中。目前锂离子电池的负极材料以石墨为主，其理论比容量只有372mAh/g，为进一步提升电池的能量密度，硅材料逐渐成为下一代锂离子电池负极材料的首选。

硅负极的理论比容量可到4000mAh/g以上，且其放电电势较低，是极具潜力的负极材料。但是硅材料在嵌锂/脱锂的过程中体积变化较大，高达300％，巨大的体积变化往往会导致活性物质颗粒出现破碎、滑移等现象，最终导致电极粉化、容量降低、循环寿命缩短。除此之外，硅负极还存在首次库伦效率低的缺陷，一般只能达到70％左右。为了将硅负极应用到锂离子电池中，通常需要对硅负极进行补锂，将其首次库伦效率提高至接近石墨的水平，以达到提升能量密度的目的。

目前常规的补锂方式是在负极表面通过溅射或喷涂等方式镀上一层锂粉，这种方式存在锂粉容易飞溅残留的风险，容易引发安全事故，且操作过程复杂，工艺要求高。

因此，如何提供一种能量密度高、循环性能好的锂离子电池电芯，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种锂离子电池电芯，该锂离子电池电芯通过对负极进行补锂，能够有效提升负极的首次库伦效率，同时提升电芯的循环性能。除此之外，本发明还提供一种包含该锂离子电池电芯的锂离子电池及其制备方法，同样具有上述技术效果。

本发明提供一种锂离子电池电芯，包括正极、负极、隔膜、以及锂带，所述正极、所述负极、所述隔膜、以及所述锂带按照“隔膜/锂带/负极/锂带/隔膜/正极”的顺序依次层叠在一起。

优选的，所述锂带的宽度小于等于所述负极的宽度，所述锂带的长度小于等于所述负极的长度，所述锂带的厚度小于等于10μm。

锂带太厚，会导致锂带不能在化成前被完全消耗掉，一方面导致锂离子电池电芯厚度增加，降低电池体积能量密度；另一方面，锂带的存在会阻碍正极脱出来的锂离子的嵌入负极，从而导致锂离子电池析锂，降低电池容量，恶化电池循环性能和安全性能。但是，要是没有锂带补锂，锂离子电池的首次库伦效率不高，会造成活性锂的损失，从而导致电池克容量发挥较低，降低电池能量密度和循环性能。因此，需要对锂带的厚度进行合理控制。

优选的，所述锂带的面积为负极面积的50％-100％。

优选的，所述锂带的厚度小于等于5μm。

优选的，所述锂带的厚度为2-5μm。

优选的，一个所述锂带的总锂量小于等于一个所述负极的补锂量的一半。具体的，单个锂带的总锂量应与单片负极(双面)的补锂量的一半相等或略少，这样可以保证负极不会析锂。

优选的，所述负极为硅碳负极。由于硅碳负极的克容量远高于石墨，因此硅碳负极的应用可以显著提升锂离子电池电芯的能量密度。

优选的，所述硅碳负极的负极活性材料包括石墨，以及纳米硅、SiOx、硅合金中的至少一种。

优选的，硅碳负极中，硅负极(纳米硅、SiOx、硅合金中的至少一种)占整个硅碳负极中活性物质的质量百分比为5％～50％。

优选的，负极集流体为铜箔。