CN107863492A - 一种超薄复合型金属锂负极的制备方法及涂覆装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，在低于‑40℃露点的环境下，配制平均粒径D50约40um的金属锂粉与非极性有机溶剂的混合浆料，通过控制添加粘结剂调整其粘度，制成稳定浆料，在低于‑40℃露点的环境下将混合浆料均匀涂覆于导电基材，并通过加热灯烘干，最后经过辊压得到厚度最小为40um的超薄复合型金属锂负极；还公开了其制备装置，本发明装置通过循环点胶系统保证涂覆过程中混合浆料的稳定性，并通过阀口大小，点胶频率以及浆料中锂粉含量控制最终金属锂负极厚度。

Description

一种超薄复合型金属锂负极的制备方法及涂覆装置
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，以及其涂覆装置。
背景技术
近年来，随着智能手机、平板电脑、电动汽车等电器产品对高能量密度化学电源的需求，现有的石墨负极已经难以满足其超高比容量的要求。但是现有的锂离子电池因受材料限制，比容量发展空间有限，因此，急需研究高容量的电池材料。
又由于金属锂质量轻，理论比容量大(3860mAh/g)，电极电势低(-3.045V)，作为高容量电池负极材料具有很多优势。因此目前国内外的很多科研院所和锂电企业开始转向以锂为负极的研究，为了满足客户对锂负极的需求，各种超薄金属锂带应运而生。
我国目前使用的金属锂带是由挤压法或轧制法获得，其厚度多为80um以上，且宽度受限小于100mm无法制作大尺寸电池，并且价格昂贵无法实现广泛应用。本发明通过点胶涂覆可制备厚度最小为40um的超薄复合型金属锂负极，并且解决了其尺寸限制。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一旨在提出一种不受尺寸限制的超薄复合型金属锂负极的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，在低于-40℃露点的环境下，配制平均粒径D50约40um的金属锂粉与非极性有机溶剂的混合浆料，通过控制添加粘结剂调整其粘度，保证短时间内状态稳定，制成稳定浆料，在低于-40℃露点的环境下将混合浆料均匀涂覆于导电基材，并通过加热灯烘干，最后经过辊压得到厚度最小为40um的超薄复合型金属锂负极。
所述的一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，其非极性有机溶剂为甲苯、对二甲苯或1,4丁内酯。
所述的一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，其粘结剂为丁苯橡胶或聚偏氟乙烯，添加质量百分比为1-10%。
所述的一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，其导电基材为铜箔或涂炭铜箔。
所述的一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，其金属锂粉为Li2CO3包覆的稳定性锂粉。
所述的一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，其混合浆料中锂粉质量百分比为10-45%。
本发明的目的之二在于提出一种制备上述超薄复合型金属锂负极的装置，包括沿传送带输送方向依次设置的放料卷、牵引辊、导向辊、张力辊、复合辊、辊压机和收料卷，所述的牵引辊和导向辊之间依次设置有位于传送带上方的点胶阀和烘干灯，所述的点胶阀连接在搅拌罐下方，所述的搅拌罐连接在循环泵下方，所述的点胶阀、搅拌罐和循环泵构成循环点胶系统。
本发明的技术效果在于：
通过本发明方法制备的金属锂负极具有比普通锂带更大的接触表面积，在充放电时能有效降低其电流密度，能一定范围内抑制锂枝晶生长。
本发明制备装置通过循环点胶系统保证涂覆过程中混合浆料的稳定性，并通过阀口大小，点胶频率以及浆料中锂粉含量控制最终金属锂负极厚度，最终可制备最小为40um的超薄复合型金属锂负极；并且其性能和目前商业锂带非常接近。
附图说明
图1是本发明的装置设备示意图；
图2是实施例1与商业锂带组成半电池的放电性能图
图3是实施例1和实施例2与商业锂带在不同倍率下的放电性能对比图，其中正极为LiCoO2。
各附图标记为：1—放料卷，2—牵引辊，3—点胶阀，4—循环泵，5—搅拌罐，6—烘干灯，7—导向辊，8—张力辊，9—复合辊，10—辊压机，11—收料卷。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明公开了一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，在低于-40℃露点的环境下，配制平均粒径D50约40um的金属锂粉与非极性有机溶剂的混合浆料，通过控制添加粘结剂调整其粘度，保证短时间内状态稳定，制成稳定浆料，在低于-40℃露点的环境下将混合浆料均匀涂覆于导电基材，并通过加热灯烘干，最后经过辊压得到厚度最小为40um的超薄复合型金属锂负极。
还公开了其涂覆装置，包括沿传送带输送方向依次设置的放料卷1、牵引辊2、导向辊7、张力辊8、复合辊9、辊压机10和收料卷11，所述的牵引辊2和导向辊7之间依次设置有位于传送带上方的点胶阀3和烘干灯6，所述的点胶阀3连接在搅拌罐5下方，所述的搅拌罐5连接在循环泵4下方，其中点胶阀3、搅拌罐5和循环泵4构成循环点胶系统。
实施例1
将质量比为5%的丁苯橡胶溶于甲苯，并在低于露点-40℃的环境下将D50约40um的金属锂粉与其混合，配成金属锂粉含量为50%的混合浆料。
将混合浆料置于搅拌罐中，保证循环喷涂过程中的浆料稳定。在低于露点-40℃的环境下将混合浆料均匀涂覆于涂炭铜箔基材，点胶频率为500次每分钟，移动速度为4厘米每秒，点胶压力为0.48Mpa。
并通过加热灯60℃烘干1分钟，最后经过辊压得到厚度最小为40um的超薄复合型金属锂负极。
实施例2
将质量比为5%的丁苯橡胶溶于甲苯，并在低于露点-40℃的环境下将D50约40um的金属锂粉与其混合，配成金属锂粉含量为50%的混合浆料。
将混合浆料置于搅拌罐中，保证循环喷涂过程中的浆料稳定。在低于露点-40℃的环境下将混合浆料均匀涂覆于铜箔基材，点胶频率为500次每分钟，移动速度为4厘米每秒，点胶压力为0.48Mpa。
并通过加热灯60℃烘干1分钟，最后经过辊压得到厚度最小为40um的超薄复合型金属锂负极。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，其特征在于：在低于-40℃露点的环境下，配制平均粒径D50 40um的金属锂粉与非极性有机溶剂的混合浆料，通过控制添加粘结剂调整其粘度，制成稳定浆料，在低于-40℃露点的环境下将混合浆料均匀涂覆于导电基材，并通过加热灯烘干，最后经过辊压得到厚度最小为40um的超薄复合型金属锂负极。
2.根据权利要求1所述的一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，其特征在于，所述的非极性有机溶剂为甲苯、对二甲苯或1,4丁内酯。
3.根据权利要求1所述的一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，其特征在于，所述的粘结剂为丁苯橡胶或聚偏氟乙烯，添加质量百分比为1-10%。
4.根据权利要求1所述的一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，其特征在于，所述的导电基材为铜箔或涂炭铜箔。
5.根据权利要求1所述的一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，其特征在于，所述的金属锂粉为Li2CO3包覆的稳定性锂粉。
6.根据权利要求1所述的一种超薄复合型金属锂负极的制备方法，其特征在于，所述的混合浆料中锂粉质量百分比为10-45%。
7.一种制备权利要求1所述超薄复合型金属锂负极的装置，其特征在于:包括沿传送带输送方向依次设置的放料卷（1）、牵引辊（2）、导向辊（7）、张力辊（8）、复合辊（9）、辊压机（10）和收料卷（11），所述的牵引辊（2）和导向辊（7）之间依次设置有位于传送带上方的点胶阀（3）和烘干灯（6），所述的点胶阀（3）连接在搅拌罐（5）下方，所述的搅拌罐（5）连接在循环泵（4）下方，所述的点胶阀（3）、搅拌罐（5）和循环泵（4）构成循环点胶系统。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101489776A (zh) * 2006-07-18 2009-07-22 魁北克水电公司 基于活性锂的多层材料及其制备方法和其在电化学发生器中的应用
CN104868097A (zh) * 2015-05-13 2015-08-26 北京化工大学 一种锂硫电池负极材料及其制备方法
CN205485275U (zh) * 2016-04-05 2016-08-17 武汉大学 一种无残余层的卷对卷纳米压印设备
CN105869917A (zh) * 2016-05-21 2016-08-17 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 一种锂离子电容器负极的预嵌锂方法及喷涂装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101489776A (zh) * 2006-07-18 2009-07-22 魁北克水电公司 基于活性锂的多层材料及其制备方法和其在电化学发生器中的应用
CN104868097A (zh) * 2015-05-13 2015-08-26 北京化工大学 一种锂硫电池负极材料及其制备方法
CN205485275U (zh) * 2016-04-05 2016-08-17 武汉大学 一种无残余层的卷对卷纳米压印设备
CN105869917A (zh) * 2016-05-21 2016-08-17 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 一种锂离子电容器负极的预嵌锂方法及喷涂装置

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