[发明专利]一种无需化成的锂离子电芯预锂化方法及装置

说明书

本发明提出了一种无需化成的锂离子电芯预锂化方法及装置，预锂化方法首先是在低湿环境下，在电芯长度方向两侧固定预锂化膜后置于注有电解液的真空腔中，浸润时间为T；然后将电芯负极作为正极、预锂化膜作为负极与测试柜连接进行预锂化。本发明预锂化方法可以非常大的简化预锂化电芯的制作工艺，整个流程安全、环保；预锂化成本低，可操作性强；同时，预锂化效果好，有效的提高电池的能量密度以及首次充放电效率。

技术领域

本发明涉及锂电池生产技术领域，尤其涉及一种无需化成的锂离子电芯预锂化方法及装置。

背景技术

针对负极材料不可逆容量高、首次充放电效率低(尤其是高容量硅基负极材料)造成电池能量密度降低，人们提出使用预锂化技术来解决这一问题。预锂化技术是减小不可逆容量损失、提高库仑效率的一个有效方法。目前研究预锂化技术主要包括锂粉预锂化、压延锂箔预锂化、真空蒸镀预锂化、电化学预锂化。锂粉预锂化尽管使用较为方便，但是由于锂粉颗粒易产生扬尘，安全性不足；锂压延锂箔预锂化虽然能够对负极极片进行补锂，但其预锂化的程度很难控制。不能充分的锂化，不能充分提高首次库伦效率；而补锂过度，可能在负极表面产生析锂；真空蒸镀预锂化其优点是可以得到均匀且薄的锂层，缺点是所需条件非常苛刻，生产成本较高，限制该技术的发展。电化学预锂化优点是锂化程度可控、均匀，且成本较低，是一种非常有实现工业化前景的预锂化技术。

目前电化学预锂化方法较为复杂而且额外的增加预锂化成本，很难实现产业化。

发明内容

基于背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种无需化成的锂离子电芯预锂化方法及装置。

本发明提出的一种无需化成的锂离子电芯预锂化方法，首先在低湿环境下，在电芯长度方向两侧固定预锂化膜后置于注有电解液的真空腔中，浸润时间为T；然后将电芯负极作为正极、预锂化膜作为负极与测试柜连接进行预锂化。

优选的，预锂化膜面积与电芯的厚度之比为1-1.5。

优选的，所述的低湿环境的温度为控制露点处于-50℃以下；优选的，所述真空腔的真空度为0.08-0.1MPa；优选的，浸润时间T为12-48h；优选的，预锂化电流为0.001C-1C。

本发明还提出一种无需化成的锂离子电芯预锂化装置，包括底座、中间板和上盖；底座顶端凹陷形成有第一凹槽且底座底端安装有与第一凹槽连通的排液阀；中间板设置在底座上方且中间板底端凹陷形成有第二凹槽，中间板顶端凹陷形成有第三凹槽，中间板上开设有多个连通第二凹槽与第三凹槽的连通孔；上盖设置在中间板上方且上盖底端凹陷形成有第四凹槽，上盖顶端安装有与第四凹槽连通的注液阀、气阀、真空表；在合模状态下，第一凹槽与第二凹槽配合形成密封的第一预锂化腔，第三凹槽与第四凹槽配合形成密封的第二预锂化腔。

优选的，底座顶端凹陷形成有围绕第一凹槽布置的第一密封槽，第一密封槽内设置有第一密封垫；中间板底端凹陷形成有围绕第二凹槽布置的第二密封槽，第二密封槽内设置有第二密封垫；在合模状态下，第一密封垫与第二密封垫紧密贴合。

优选的，中间板顶端凹陷形成有围绕第三凹槽布置的第三密封槽，第三密封槽内设置有第三密封垫；上盖底端凹陷形成有围绕第四凹槽布置的第四密封槽，第四密封槽内设置有第四密封垫；在合模状态下，第三密封垫与第四密封垫紧密贴合。

优选的，第一凹槽、第二凹槽均呈方形结构，第一凹槽内沿其长度方向间隔凸起形成有多个第一方形限位台，第一方形限位台宽度方向两侧与第一凹槽内壁之间均留有间隙，第一方形限位台长度方向两侧均设置有固定在底座上的第一限位条，第一限位条长度与第一方形限位台的长度一致；在合模状态下，第一限位条伸入第二凹槽内且任意相邻两个第一限位条之间形成电芯放置区。

优选的，第一限位条靠近第一方形限位台一侧开设有第一限位槽，第一限位槽内滑动设置有第一接触柱，第一限位槽远离第一方形限位台一侧设置有使第一接触柱具有向第一限位槽外移动趋势的第一弹簧。