CN109360934A - 一种超薄复合锂带的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采取热浸镀的方式单次操作制备双面覆锂超薄复合锂带的方法，将粗化处理后的导电基材从熔融锂中浸渍、拉出、刮平，使导电基材表面均匀挂上一层锂膜，最后经风冷后收卷，制备双面覆锂的超薄复合锂带。采用本发明方法可制备总厚度10～50μm的双面覆锂超薄复合锂带（不含导电基材）。

Description

一种超薄复合锂带的制备方法
技术领域
本发明属于锂电池关键材料技术领域，具体涉及一种超薄复合锂带的制备方法。
背景技术
为了满足锂电池高倍率放电的需求，需采用适用于高倍率放电的超薄正极，因此，与正极容量匹配的金属锂负极也需超薄化。但市售电池级金属锂普遍较厚，仅少量厂家可提供50～100μm、宽度仅为10～50mm的金属锂，且金属锂表面状态较差，与导电基材覆合难度大，覆合强度较低。
市售超薄金属锂带通常采取高精度辊轧设备多级轧制，设备精度要求极高、投入极大，且由于金属锂硬度低，无法制备较大宽度的超薄金属锂。
最近，有专利采用熔融流延法替代传统的冷挤压法制备超薄复合锂带，其大致思路为：将熔融锂经延流法涂覆在导电基材上，再经双辊压片机压延至一定厚度，可制备单面覆锂的超薄复合锂带。
但是，单面覆锂的复合锂带应用有限，采用该类方法制备锂电池所需双面覆锂的复合锂带需二次涂覆，极大增加了工艺难度、时间成本和经济成本。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述超薄金属锂制备方法的不足，提供了一种单次操作即可制备双面覆锂的超薄复合锂带的新方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超薄复合锂带的制备方法，在高纯氩气氛围下，将锂锭加热至熔融状态后，将粗化或表面改性处理的导电基材浸入到液态锂中挂浆并缓慢拉出，通过对轧辊调节挂浆厚度，经风冷后收卷，得到总厚度为10～50μm不含导电基材的双面覆锂的超薄复合锂带。
所述的一种超薄复合锂带的制备方法，进一步的步骤如下：
a，连通熔锂除杂罐和热浸镀设备，在热浸镀设备上设置收放卷装置，在收放卷装置下方放置熔锂槽；
b，往熔锂除杂罐内通入高纯氩气，使熔融锂与氩气中的微量水、氧、氮、二氧化碳等杂质气体充分反应而纯化氩气，直至熔锂除杂罐和热浸镀设备中水、氧、氮的含量均低于10ppm；
c，将10μm的导电基材清洗之后充分干燥，直至水分含量低于10ppm，安装在收放卷装置上；
d，在高纯氩气氛围下，将锂锭放入熔锂槽，加热至锂锭完全熔化，通过收放卷装置将导电基材浸入到液态锂中挂浆，以0.5～3 m/min的速度缓慢拉出，通过对轧辊调节挂浆厚度至25μm，经风冷后收卷，得到总厚度为10～50μm不含导电基材的双面覆锂的超薄复合锂带。
所述的一种超薄复合锂带的制备方法，其导电基材为粗化的铜箔、微孔铜箔、镍箔或微孔镍箔或表面改性处理后的碳纤维布。粗化、化学腐蚀打孔处理改善了导电基材表面状态，增加了液态锂在导电基材上的粘附力和均匀性。
所述的一种超薄复合锂带的制备方法，所述的微孔铜箔、微孔镍箔采用化学腐蚀法制备。所述的表面改性处理采用氧化法、电沉积法或等离子法。以增加亲锂基团或包覆层，提高碳纤维对液体锂的浸润性。
本发明具有的优点和积极效果如下：
1、本发明通过粗化、化学腐蚀等表面改性处理手段改善导电基材的表面状态，增加液态锂在导电基材上的粘附力和均匀性，提高制备的超薄复合锂带厚度一致性。
2、本发明提出了单次操作制备双面覆锂的超薄复合锂带的新方法，实现高效、便捷、可靠地制备双面覆锂的超薄复合锂带。
3、本发明相对于传统冷挤压法，无需使用高精度辊轧设备，极大降低了生产成本；同时，避免了冷挤压法易出现金属锂带易变色的问题。
附图说明
图1 是为实施本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，为了对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将高纯氩气通入熔锂除杂罐中净化后通入热浸镀设备，保障熔锂及浸镀环境中水、氧、氮的含量低于10ppm；将10μm粗化铜箔清洗、充分干燥直至水分含量低于10ppm，安装在浸镀设备内的收放卷装置上；将锂锭放入熔锂槽，加热至锂锭完全熔化；调整浸入到液态锂中粗化铜箔的拉出速度至0.5m/min，并通过对轧辊调节挂浆厚度至25μm，经风冷后收卷，所制备双面覆锂的复合锂带的总厚度为60μm（含导电基材）。
实施例2
将10μm镍箔安装在浸镀设备内的收放卷装置上；将锂锭放入熔锂槽，加热至锂锭完全熔化；调整浸入到液态锂中粗化铜箔的拉出速度至3m/min，通过对轧辊调节挂浆厚度，经风冷后收卷，所制备双面覆锂的复合锂带的总厚度为20μm（含导电基材）。
实施例3
将高纯氩气通入熔锂除杂罐中净化后通入热浸镀设备，保障熔锂及浸镀环境中水、氧、氮的含量低于10ppm；将12μm粗化微孔铜箔清洗、充分干燥直至水分含量低于10ppm，安装在浸镀设备内的收放卷装置上；将锂锭放入熔锂槽，加热至锂锭完全熔化；调整浸入到液态锂中粗化铜箔的拉出速度至1.5m/min，通过对轧辊调节挂浆厚度，经风冷后收卷，所制备双面覆锂的复合锂带的总厚度为40μm（含导电基材）。
需要申明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种超薄复合锂带的制备方法，其特征在于：在高纯氩气氛围下，将锂锭加热至熔融状态后，将粗化处理的导电基材浸入到液态锂中挂浆并缓慢拉出，通过对轧辊调节挂浆厚度，经风冷后收卷，得到总厚度为10～50μm的双面覆锂的超薄复合锂带。
2.根据权利要求1所述的一种超薄复合锂带的制备方法，其特征在于，步骤如下：
a，连通熔锂除杂罐和热浸镀设备，在热浸镀设备上设置收放卷装置，在收放卷装置下方放置熔锂槽；
b，往熔锂除杂罐内通入高纯氩气，使熔融锂与氩气中的杂质气体充分反应而纯化氩气，直至熔锂除杂罐和热浸镀设备中水、氧、氮的含量均低于10ppm；
c，将导电基材清洗之后充分干燥，直至水分含量低于10ppm，安装在收放卷装置上；
d，在高纯氩气氛围下，将锂锭放入熔锂槽，加热至锂锭完全熔化，通过收放卷装置将导电基材浸入到液态锂中挂浆，以0.5～3 m/min的速度缓慢拉出，通过对轧辊调节挂浆厚度，经风冷后收卷，得到总厚度为10～50μm的双面覆锂的超薄复合锂带。
3.根据权利要求1或2所述的一种超薄复合锂带的制备方法，其特征在于，所述的导电基材为粗化的铜箔、微孔铜箔、镍箔或微孔镍箔。
4.根据权利要求3所述的一种超薄复合锂带的制备方法，其特征在于，所述的微孔铜箔、微孔镍箔采用化学腐蚀法制备。
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