[发明专利]预锂化方法及预锂化系统

说明书

本发明涉及电池技术领域，具体提供一种预锂化方法及预锂化系统，旨在解决现有技术中的预锂化方法所需的预锂化时间长、预锂化效率低的问题。为此目的，本发明的预锂化方法包括如下步骤：在干燥环境中，将电解液喷洒至负极片的两侧；将复合膜压合至喷洒有电解液的负极片的两侧；对压合后的负极片进行预锂化；使复合膜与预锂化后的负极片分离；烘干预锂化后的负极片；其中，复合膜包括依次设置的隔膜层、与第一电源电连接的金属锂层、导热层以及与第二电源电连接的电阻层。本发明通过将隔膜层、金属锂层、导热层以及电阻层组合在一起，通过将电解液喷洒至负极片的两侧以及通过电阻层的加热，从而能够有效提高预锂化效率，缩短预锂化时间。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体提供一种预锂化方法及预锂化系统。

背景技术

随着国家“十四五”计划提出碳中和和碳达峰的目标，绿色无污染的新型电化学储能技术已经受到越来越多人的关注。不同于传统的铅酸、铬镍电池等容易产生重金属污染的电化学储能体系，锂电池是一种在能量密度和功率密度上均占有优势的新型电池，可应用于电子产品、混合动力汽车、航空航天等众多领域。锂电池是一种混合电容器，在设计上采用双电层电容器的原理，在构造上选取负极材料和电容型活性炭正极材料的组合，锂电池的负极通常采用和正极一样的材料，在首次充放电过程中会生成SEI膜(solidelectrolyte interphase)，并且还有一部分不可逆嵌锂，无法在放电时脱出，这会大大消耗电解液中的锂离子，经过消耗后势必导致整体性能的下降。为了弥补锂源不足缺点，通常会对负极进行预锂化。预锂化技术可以大大解决锂离子首次不可逆消耗和循环过程中锂损失的问题，并且能够降低负极电势，扩大工作电压窗口，提高能量密度，使负极兼具传统双电层电容器高功率密度和能量密度高的优点。

现有预锂化技术主要包括负极喷涂锂粉法和负极覆盖锂箔法两种方法。例如，公开号为CN107591517A的专利文献中公开了可以将金属锂粉喷洒到电极表面上、直接通过金属锂进行预嵌锂的技术方案，不过，该方法面临的最大的问题是金属锂粉活性较高，在空气中即可自燃。负极覆盖锂箔法通常是指将锂箔通过碾压、辊压等方式压合在负极上。不过，由于金属箔直接压合在负极表面，电解液无法穿过由负极覆盖锂箔法处理后的复合负极片。电解液通常只能从锂箔层的边缘向中央部位渗透，导致预锂化所需的时间较长，预锂化效率较低。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有技术中的预锂化方法所需的预锂化时间长、预锂化效率低的问题。

在第一方面，本发明提供一种预锂化方法，所述预锂化方法包括如下步骤：在干燥环境中，将电解液喷洒至负极片的两侧；将复合膜压合至喷洒有所述电解液的负极片的两侧；对压合后的负极片进行预锂化；使复合膜与预锂化后的负极片分离；烘干预锂化后的负极片；其中，所述复合膜包括依次设置的隔膜层、与第一电源电连接的金属锂层、导热层以及与第二电源电连接的电阻层，在压合好时，所述隔膜层位于所述金属锂层与所述负极片之间；“对压合后的负极片进行预锂化”的步骤包括：使所述金属锂层与所述第一电源连通；使所述电阻层与所述第二电源电源连通；使所述负极片与第三电源连通；其中，在所述金属锂层与所述第一电源连通、所述负极片与所述第三电源连通时，所述金属锂层的电势高于所述负极片的电势。

在上述预锂化方法的优选技术方案中，所述预锂化方法还包括：根据流经所述金属锂层的电流的大小和所述金属锂层的通电时间确定预锂化过程中的预嵌锂量；使所述预嵌锂量小于等于所述负极片的总预嵌锂量。

在上述预锂化方法的优选技术方案中，流经所述金属锂带的电流大小为0.1mA-1A。

在上述预锂化方法的优选技术方案中，所述电解液由溶质和溶剂组成，所述溶质为六氟磷酸锂或高氯酸锂，所述溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的至少一种。