锂离子电池的富锂极片及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池的富锂极片及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 自锂离子电池大规模商用化以来，其凭借高能量密度、高功率密度的优势，在便携 式电子设备如手提电脑、摄像机、手机中得到普遍应用。然而随着设计的不断更新、集成的 功能越来越多，人们对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。
[0003] 为了提高锂离子电池的能量密度，一种方法是使用高克容量的负极活性材料（如 硅碳负极活性材料、合金负极活性材料）。然而，这些高克容量的负极活性材料的首次库伦 效率都比较低，并不能明显提升锂离子电池的能量密度，为了克服该缺陷，需要对锂离子电 池的极片进行富锂处理。
[0004] 2006年12月13日公告授权的中国专利授权公告号为CN1290209C的中国专利公 开了一种将锂金属、负极活性材料和非水液体混合形成浆料，之后将浆料涂覆到集流体上 进行干燥得到负极极片的方法。该方法虽然能实现富锂的目的，但是锂金属被负极活性材 料吸收后会在负极极片中原锂金属的位置处留下孔洞，进而增大了负极极片的颗粒之间的 接触阻抗。
[0005] 2012年11月14日公布的中国专利申请公布号为CN102779975A的中国专利文献 公开了一种将锂粉通过振动和电场作用从过滤网中滤过而洒到负极极片表面形成富锂层 的方法。该方法工艺简单，无需制备浆料，但是生产效率比较低，在实际操作过程中容易出 现锂粉洒落不均匀的问题。此外，锂粉容易漂浮在空气中，从而造成很大的安全隐患。而且， 锂粉的价格比较昂贵，生产成本较高。
[0006] 1996年9月12日公开的国际专利申请公开号为W01996027910A1的专利文献公开 了一种在负极极片表面覆盖一层锂片进行富锂的方法。该方法中锂片的厚度远远超过负极 极片所需的富锂量，多余的锂会给锂离子电池造成很大的安全隐患，而且多余的锂还会造 成锂离子电池的厚度的损失。
[0007] 2005年2月10日公开的日本专利申请公开号为JP2005038720A的日本专利文献 公开了一种采用真空蒸镀的方式在负极极片表面沉积一层锂金属层的方法。该方法的操作 环境需要在高真空环境中进行，而且生产效率低下，生产成本较高。
【发明内容】
[0008] 鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池的富锂极片 及其制备方法，其具有低成本、高效、高品质、安全、环境友好的特点。
[0009] 为了实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种锂离子电池的富锂 极片的制备方法，其包括步骤：（1)在保护气体环境下，将锂锭熔融得到熔融锂；（2)在真空 环境下，将陶瓷颗粒加热干燥除水得到干燥除水后的陶瓷颗粒；(3)在保护气体环境下，将 干燥除水后的陶瓷颗粒加入到熔融锂中，搅拌使其混合均匀，得到改性的熔融锂；(4)在保 护气体环境下，将改性的熔融锂均匀地涂覆到待富锂的极片表面以形成富锂层，经冷却至 室温后即得到锂离子电池的富锂极片。
[0010] 在本发明的第二方面，本发明提供了一种锂离子电池的富锂极片，其通过根据本 发明第一方面的锂离子电池的富锂极片的制备方法制备。
[0011] 本发明的有益效果如下：
[0012] 1.本发明的锂离子电池的富锂极片的制备方法减少了将锂锭加工成锂粉的过程， 生产成本将大幅下降。
[0013] 2.本发明的锂离子电池的富锂极片的制备方法采用在待富锂的极片表面补锂的 方式，从而防止了在待富锂的极片内部形成孔洞。
[0014] 3.本发明的锂离子电池的富锂极片的制备方法直接将改性的熔融锂均匀地涂覆 到待富锂的极片表面以形成富锂层，不会出现传统洒锂粉工艺中锂粉漂浮到空气中进而造 成的安全隐患。
[0015] 4.本发明的锂离子电池的富锂极片的制备方法中将改性的熔融锂通过挤压涂布 或者凹版印刷的方式涂布到待富锂的极片表面，这两种涂布工艺为大工业生产中比较成熟 的涂布技术，在生产效率、涂布重量控制、尺寸精度控制方面都有着巨大的优势。
[0016] 5.本发明的锂离子电池的富锂极片的制备方法不但可以解决改性的熔融锂在待 富锂的极片表面涂覆时的球团化现象，而且可以使待富锂的极片补锂均匀，且改性的熔融 锂中的陶瓷颗粒还可以改善锂离子电池的安全性能。
【具体实施方式】
[0017] 下面详细说明根据本发明的锂离子电池的富锂极片及其制备方法以及实施例、对 比例及测试结果。
[0018] 首先说明根据本发明第一方面的锂离子电池的富锂极片的制备方法。
[0019] 根据本发明第一方面的锂离子电池的富锂极片的制备方法，包括步骤：（1)在保 护气体环境下，将锂锭熔融得到熔融锂；（2)在真空环境下，将陶瓷颗粒加热干燥除水得到 干燥除水后的陶瓷颗粒；(3)在保护气体环境下，将干燥除水后的陶瓷颗粒加入到熔融锂 中，搅拌使其混合均匀，得到改性的熔融锂；(4)在保护气体环境下，将改性的熔融锂均匀 地涂覆到待富锂的极片表面以形成富锂层，经冷却至室温后即得到锂离子电池的富锂极 片。
[0020] 在富锂过程中，由于熔融锂的表面张力较大（约为397dyn/cm)，若直接将其涂覆 到待富锂的极片表面会发生球团化现象，且涂覆厚度越小，球团化现象越严重。目前待富锂 的极片所需的补锂厚度一般在几个微米到几十个微米之间，在这个补锂厚度范围内，若直 接涂覆熔融锂将发生严重的球团化现象，基本没有在待富锂的极片表面成膜的可能。但在 熔融锂中加入干燥除水后的陶瓷颗粒可对熔融锂进行改性，其中陶瓷颗粒在熔融锂中将会 起到钉扎点的作用，从而阻碍熔融锂的球团化的趋势，并得到改性的熔融锂，进而可以使得 改性的熔融锂被均匀地被涂覆到待富锂的极片表面。此外，富锂层中的陶瓷颗粒可以覆盖 在待富锂的极片表面成为一层较为致密的陶瓷保护层，从而可以增大短路电阻，进而改善 锂离子电池的安全性能。
[0021] 在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的富锂极片的制备方法中，在步骤（1) 中，所述保护气体可为惰性气体，优选可为氩气或氦气。
[0022] 在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的富锂极片的制备方法中，在步骤（1) 中，所述锂锭的纯度可> 97%，优选可> 99%。
[0023] 在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的富锂极片的制备方法中，在步骤（1) 中，所述锂锭的熔融温度可大于180°C且小于等于400°C，优选可为185°C~250°C。锂锭的 熔融温度不能太高，否则熔融锂会具有较高的反应活性；锂锭的熔融温度也不能低于其熔 点（180°C)，否则熔融锂会发生凝固。
[0024] 在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的富锂极片的制备方法中，在步骤（2) 中，所述真空度可小于_90KPa。
[0025] 在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的富锂极片的制备方法中，在步骤（2) 中，所述陶瓷颗粒的材料可选自A1203、Ti02、Si02、MgO、BeO、Y203、Zr02、A1 (0H)3、Mg(0H)2、 Ti(OH)4、Si3N4、BN、A1P04 中的至少一种。
[0026] 在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的富锂极片的制备方法中，在步骤（2) 中，所述陶瓷颗粒的粒径D50可为0. 05μm~3μm，优选可为0. 2μm~1μm。若陶瓷颗粒 的粒径D50太大，则将改性的熔融锂均匀地涂覆到待富锂的极片表面后，会导致待富锂的 极片表面的粗糙度变大，从而影响锂离子电池的K值；若陶瓷颗粒的粒径D50太小，则陶瓷 颗粒的表面活性会增大，其与熔融锂混合后发生反应的风险变大。
[0027] 在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的富锂极片的制备方法中，在步骤（2) 中，所述真空干燥的温度可为150°C~600°C，真空干燥的时间可为2h~24h。
[0028] 在根据
文档序号 :
【 9689611 】
技术研发人员：李白清,张盛武,陶兴华,张柏清
技术所有人：宁德新能源科技有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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