CN111312983A - 一种负极片辊压装置、使用其对负极片预锂化的方法及应用 - Google Patents

一种负极片辊压装置、使用其对负极片预锂化的方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种负极片辊压装置、使用其对负极片预锂化的方法及应用。所述辊压装置包括放卷模块、辊压模块、注液模块和收卷模块；所述放卷模块用于放出负极片；所述辊压模块包括上辊筒和下辊筒，所述上辊筒和下辊筒相互配合并竖向上下设置，用于辊压负极片；所述注液模块设置在放卷模块和辊压模块之间，用于向负极片加注电解液，辅助辊压模块实现预锂化；所述收卷模块用于收起负极片，并牵引负极片移动。所述负极片预锂化的方法，在辊压过程实现负极片的原位预锂化，不增加额外预锂化的工步，工艺简单，易于精确控制，解决负极片不可逆容量损失和库伦效率低的问题，同时降低预锂化负极片的使用成本，可应用于规模化生产。

Description

一种负极片辊压装置、使用其对负极片预锂化的方法及应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极片辊压装置、使用其对负极片预锂化的方法及应用。
背景技术
锂电池的四大主材为：正极、负极、隔膜和电解液，而正极和负极对锂电池的能量密度具有决定性影响。4200mAh/g克容量的硅材料成为负极材料的最佳选择，但硅材料在嵌锂过程中体积膨胀达到300％，巨大的体积膨胀严重制约硅材料在锂电池上的应用。硅氧材料在首次嵌锂过程中形成的硅酸盐和氧化锂作为基体能够有效缓解硅材料在后期嵌锂过程中的体积膨胀，但是硅氧材料在首次嵌锂过程中形成的非活性材料硅酸盐和氧化锂不参与后期的脱嵌锂反应，因此硅氧材料的首次库伦效率较低。
为了提高硅氧材料的首次库伦效率，发展了电化学和热处理预锂化法。电化学预锂法为将硅基负极浸泡于已溶解一定浓度的金属Li、多环芳香族化合物的溶液，溶剂是容易将锂溶剂化的环状碳酸酯、环状酯或链状酯等，进行预锂化。热处理预锂法为在非氧化气氛下，将有机/无机锂盐粉末或Li粉末与硅化合物颗粒充分混合并进行密封，在700-850℃范围内加热并进行改性，碱性水、弱酸或纯水进行清洗。CN110224182A公开了一种锂离子电池预锂化的方法，包括以下步骤：在惰性气氛条件下，将裸电芯置于电解液中，在裸电芯两侧的电解液中分别放置锂金属条；取两个电源，两个电源的正极与裸电芯的负极连接，两个电源的负极分别与两个金属锂条连接，对裸电芯的负极进行充电，充电的同时实现对裸电芯的负极的预锂化；充电完成后自电解液中取出裸电芯，按工序将裸电芯制成锂离子电池。
CN104584278A公开一种预锂化的方法，且特别地，涉及一种将锂大量均匀地预掺杂到至少一个单元电池中的预锂化的方法。所述方法包括如下操作：准备至少一个单元电池，所述单元电池包含正极、负极以及设置在所述正极和所述负极之间的隔膜；将准备的所述至少一个单元电池设置在反应槽中，并连接具有相同极性的电极；将电解液添加到所述反应槽中，将锂金属板设置在所述电解液中，并将所述锂金属板连接至所述负极，以及对所述负极进行掺杂。根据该发明，通过降低负极的初始不可逆容量并且防止正极金属离子渗透到负极表面上的SEI中，可以提高电池的容量和循环寿命。
电化学和热处理预锂化法缺点为工艺难度大、工艺非标准和活性锂的残留。工艺难度大、工艺非标准导致预锂化硅氧材料制备成本高产品价格昂贵，活性锂的残留导致负极活性物质匀浆过程中浆料稳定性差。此外，现有技术采用的预锂化方法，均需要增加额外的工步和设备，延长了电池的制备工艺周期，增加了生产成本。此外，CN109713227A公开了一种锂离子电池预锂化方法，在室温下将锂粉、导电剂和聚合物在干粉状态下混合，并根据情况加入适量的锂盐，搅拌使之预混合均匀，然后通过升温加热或者加入有机溶剂，最终搅拌得到均匀的多元混合浆料；其次将多元混合浆料通过不同涂覆方法直接涂覆在锂离子电池的负极片表面，冷却或者溶剂挥发后得到表层为富锂导电涂层的负极片；最后利用表层为富锂导电涂层的负极片组装得到锂离子电池。所述方法采用的锂粉活性较高，对操作环境要求极高，不利于规模化生产。
因此，在不增加额外预锂化设备和工步的前提下，开发一种工艺简单，易精确控制、规模化，且实现负极片原位预锂化的方法，解决不可逆容量损失和库伦效率低的问题，成为目前研究的重点。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种负极片辊压装置、使用其对负极片预锂化的方法及应用。所述装置在辊压过程中对负极片进行预锂化，无需增加额外工步，实现原位预锂化，解决了负极片不可逆容量损失和库伦效率低的问题，可应用于规模化生产。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种负极片辊压装置，所述辊压装置包括放卷模块、辊压模块、注液模块和收卷模块；所述放卷模块用于放出负极片，所述辊压模块包括上辊筒和下辊筒，所述上辊筒和下辊筒相互配合并竖向上下设置，所述上辊筒和/或下辊筒上设置锂箔，所述锂箔上设置隔膜，用于辊压负极片；所述注液模块设置在放卷模块和辊压模块之间，用于向负极片加注电解液，辅助辊压模块实现预锂化；所述收卷模块用于收起负极片，并牵引负极片移动。
本发明提供的辊压装置，通过在放卷模块和辊压模块之间设置注液模块，向负极片加注电解液，使得负极片在辊压过程中进行原位预锂化，无需增加额外的设备，可应用于规模化生产，在辊压阶段进行预锂，不增加额外工序，利于工业化大规模生产。
本发明中，负极片通过放卷模块放出，注液模块向其加注电解液，然后进入上辊筒和下辊筒之间的缝隙，上辊筒顺时针旋转，下辊筒逆时针旋转，通过上、下辊筒的对辊，实现对负极片的辊压。
优选地，所述注液模块包括注液部件和传动部件，所述传动部件用于驱动注液部件移动。
本发明中，对所述移动的方式不作具体的限定，可以是沿负极片宽度方向往复运动，也可以是沿负极片长度方向呈“Z”字形运动，只要是本领域技术人员常用的方式，能够将电解液加注到负极片上即可。
优选地，所述注液部件包括注液管和/或移液腔。
本发明中，对传动部件不做具体的限定，只要是本领域技术人员常用的种类，能够驱动注液部件移动即可。
本发明中，在所述上辊筒和/或下辊筒上设置锂箔，在所述锂箔上设置隔膜。所述“上辊筒和/或下辊筒”指：可以是上辊筒，也可以是下辊筒，还可以是上辊筒和下辊筒。根据负极片是单面涂覆还是双面涂覆及单面涂覆辊压时活性物质面对上辊筒还是下辊筒，进行确定是上辊筒，还是下辊筒，还是上辊筒和下辊筒同时设置锂箔，在所述锂箔上设置隔膜。
优选地，所述锂箔的厚度为50nm-5mm，例如可以是50nm、100nm、1μm、10μm、100μm、1mm、2mm、3mm、4mm或5mm等，若所述锂箔的厚度小于50nm，不能有效预锂化，负极片预锂化程度较小；厚度大于5mm，辊压过程中会造成辊筒外圈的锂箔变形。
优选地，所述锂箔包括未包覆型锂箔和/或包覆型锂箔，优选为碳酸锂包覆锂箔。所述碳酸锂包覆锂箔能够在未使用前不发生氧化反应，碳酸锂作为保护层保护锂箔的稳定性。
优选地，所述隔膜包括多孔聚合物膜、无纺布隔膜或无机复合膜中的任意一种。所述隔膜为电池中采用的种类，不影响导电性。
优选地，所述负极片辊压装置还包括电压检测模块，所述电压检测模块将辊压模块中的锂箔和负极片连接，所述电压检测模块用于实时和原位监测锂箔和负极片之间的电势差，所述电势差可以精确控制负极片的预锂化程度。
优选地，所述电压检测模块包括电压表、万用表或电压检测仪中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性组合：万用表和电压表，万用表和电压检测仪。
第二方面，本发明提供一种负极片预锂化的方法，所述方法通过辊压方式对负极片进行预锂化。
本发明提供的预锂化方法，在辊压过程实现负极片的预锂化，不增加预锂化的工步，与现有技术相比，缩短了电池的制备周期，能够解决不可逆容量损失的问题，同时提高库伦效率，并能够规模化成产，降低预锂化负极的使用成本。
优选地，所述方法包括以下步骤：
(1)放卷模块运转将待辊压负极片放出，并通过收卷模块运转牵引所述负极片，使所述负极片在上辊筒和下辊筒间被辊压；
(2)在辊压之前，注液模块向所述负极片加注电解液，使所述负极片在被辊压的过程中实现预锂化。
本发明提供的负极片预锂化方法，在不增加额外预锂化工步的前提下，实现负极片原位预锂化，所述方法工艺简单，易精确控制、规模化，解决了不可逆容量损失和库伦效率低的问题。
优选地，步骤(1)所述负极片包括硅基负极片，优选为硅氧负极片和/或硅碳负极片。
优选地，步骤(1)所述负极片的制备方法为：将硅基负极片浆料涂覆到铜箔上，烘干，得到所述负极片。
本发明中，对硅基负极片浆料不做具体的限定，只要是本领域技术人员常用的种类，均适用于本发明。
优选地，所述涂覆的面密度为1-50mg/cm2，例如可以是1mg/cm2、5mg/cm2、10mg/cm2、14mg/cm2、20mg/cm2、30mg/cm2、40mg/cm2或50mg/cm2等。
优选地，所述硅基负极片浆料涂覆到铜箔的单面或双面。
本发明中，若负极片双面涂覆电极材料，需要在上辊筒和下辊筒上均依次设置锂箔和隔膜，实现双面预锂化程度的监测；若负极片单面涂覆电极材料，需要在上辊筒或下辊筒上依次设置锂箔和隔膜，实现单面预锂化程度的监测。由于隔膜的存在，锂箔没有直接和负极片接触，可以避免锂的沉积，并且可以形成稳定的SEI膜。
优选地，所述烘干的温度为30-120℃，例如可以是30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃等。
优选地，所述烘干的时间为6-12h，例如可以是6h、7h、8h、10h、11h或12h等。
优选地，步骤(1)所述注液部件经传动部件控制，沿垂直负极片传送的方向往复运动，所述往复运动使电解液均匀的润湿负极片。
优选地，所述往复运动的速率为1-15cm/s，例如可以是1cm/s、2cm/s、5cm/s、8cm/s、10cm/s、12cm/s或15cm/s等，优选为3-12cm/s；所述速率能够保证电解液均匀分布在负极片上。
优选地，步骤(1)所述电解液包括碳酸乙烯脂、碳酸丙烯酯或碳酸二乙酯中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性组合：碳酸乙烯脂和碳酸丙烯酯，碳酸乙烯脂和碳酸二乙酯等。
优选地，步骤(2)所述辊压的速率为0.01-2m/s，例如可以是0.01m/s、0.05m/s、0.08m/s、0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s、0.5m/s、1m/s、1.5m/s、1.8m/s或2m/s等，优选为0.05-1.5m/s。所述辊压的速率直接决定辊筒在负极片上的接触时间，即负极片的预锂化时间。若所述辊压的速率低于0.01m/s，预锂时间过长，造成过量预锂；速率高于2m/s，不能有效预锂。
优选地，所述方法还包括：步骤(3)通过电压检测模块实时监控所述辊压模块中锂箔和所述润湿的负极片之间的电势差，通过电势差控制负极片的预锂化程度。
示例性地，所述电压检测模块通过铜导线，实现与锂箔和负极片连接。未预锂化时，硅氧负极片对锂电位为2V，进行预锂化后，硅氧负极片对锂电位会下降，预锂化程度越深，锂箔和负极片的电势差越小。
作为本发明进一步的优选方案，所述负极片预锂化的方法包括以下步骤：
(1)将硅基负极片浆料双面涂覆到铜箔上，涂覆的面密度为1-50mg/cm2，30-120℃烘6-12h，得到待辊压硅基负极片；
(2)放卷模块运转将待辊压硅基负极片放出，并通过收卷模块运转牵引所述负极片向上辊筒和下辊筒传送，传送过程中，注液部件在所述负极片上方以1-15cm/s的速率，沿垂直其传送的方向往复运动，对所述硅基负极片加注电解液，使电解液均匀的润湿所述硅基负极片，得到润湿的硅基负极片；
所述电解液包括碳酸乙烯脂，碳酸丙烯酯或碳酸二乙酯中的任意一种或至少两种的组合；
(3)在辊压模块的上辊筒和下辊筒上平整的缠绕一圈厚度为50nm-5mm的锂箔，在锂箔的外圈缠绕一圈隔膜，润湿的硅基负极片在上辊筒和下辊筒间进行辊压，辊压速率为0.01-2m/s，实现了对负极片的预锂化；
(4)通过电压检测模块实时监控所述辊压模块中锂箔和所述硅基负极片之间的电势差，通过电势差控制所述硅基负极片的预锂化程度。
所述优选方案中，由于隔膜的存在，锂箔没有直接和硅基负极片接触，可以避免锂的沉积，并且可以形成稳定的SEI膜。
本发明提供的负极片预锂化方法，还包括：辊压后的负极片经烘干模块进行干燥，再经收卷模块收起。
第四方面，本发明提供如上述第二方面所述的方法得到的预锂化负极片。
本发明提供的预锂化负极片，已形成SEI膜，预锂均匀，不会产生锂枝晶。
第五方面，本发明还提供一种二次电池，所述二次电池包括如上述第三方面所述的预锂化负极片。
本发明提供的二次电池，能量密度高，循环性能优异。
本发明提供的负极片辊压装置中，注液模块还可用于向负极片加注其它液体，用以改善负极片的性能；正极片使用本发明提供的负极片辊压装置，利用注液模块向正极片加注功能性液体，用以改善正极片的性能，也属于本发明的保护范围。
本发明还包括一种辊压装置，所述装置的注液模块设置在辊压模块和收卷模块之间，用于向电极片加注功能性液体，用于提高电极片的性能，所述电极片为正极片和/或负极片。
本发明中，对所述功能性液体不做具体的限定，只要是本领域技术人员常用的种类，能够起到改善电极片性能的作用，均适用于本发明。
本发明还包括：手动使用注液部件向辊压前的负极片加注电解液，实现负极片原位预锂化。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的负极片辊压装置，通过在放卷模块和辊压模块之间设置注液装置，使得负极片在辊压过程中实现原位预锂化，不增加额外的预锂化设备；再结合电压检测模块，实时和原位监测锂箔和负极片之间的电势差，所述电势差可以精确反应负极片的预锂化程度，可应用于规模化生产；
(2)本发明提供的负极片预锂化的方法，在辊压过程实现负极片的原位预锂化，不增加额外预锂化的工步，工艺简单，与现有技术相比，缩短了电池的制备周期；再通过监测锂箔和负极片之间的电势差，实现精确且规模化控制预锂化的程度，解决了负极片不可逆容量损失和库伦效率低的问题，同时降低预锂化负极片的使用成本。
附图说明
图1是本发明提供的负极片辊压装置的结构示意图。
图2是本发明提供的一种负极片预锂化方法中辊压过程示意图。
图3是本发明提供的一种负极片预锂化方法的流程图。
图4是实施例4制备的预锂化负极片不可逆容量损失的测试曲线。
其中，1-放卷模块，2-传动部件，3-注液部件，4-上辊筒，5-下辊筒，6-收卷模块，7-负极片，8-电压检测模块。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供了一种负极片辊压装置(结构示意图参见图1)及采用该装置进行负极片预锂化的方法(辊压过程示意图见图2)。图1中，所述辊压装置包括放卷模块1、辊压模块、注液模块和收卷模块6；所述放卷模块1用于放出负极片7；所述辊压模块包括上辊筒4和下辊筒5，所述上辊筒4和下辊筒5相互配合并竖向上下设置，用于辊压负极片7，所述上辊筒4和/或下辊筒5上设置锂箔(图中未视出)，在所述锂箔上设置隔膜(图中未视出)；所述注液模块设置在放卷模块1和辊压模块之间，用于向负极片7加注电解液，辅助辊压模块实现预锂化，所述注液模块包括注液部件3和传动部件2，所述传动部件2用于驱动注液部件3移动；所述收卷模块6用于收起负极片7，并牵引负极片7移动。
所述负极片辊压装置还包括电压检测模块8(参见图2)，所述电压检测模块8将辊压模块中的锂箔和负极片7连接，所述电压检测模块8用于实时和原位监测锂箔和负极片7之间的电势差。
图2中，润湿的负极片7在上辊筒4和下辊筒5间进行辊压，电压检测模块8通过铜导线一端连接上辊筒4和下辊筒5或锂箔(图中未视出)，另一端连接上下辊筒之间的负极片7组成回路，实时监控所述辊压模块和所述负极片7之间的电势差，通过电势差控制所述负极片的预锂化程度。
本发明实施例部分提供一种负极片预锂化的方法，所述方法的流程图如图3所示。待辊压负极片从放卷模块放出，注液部件向所述负极片加注电解液，然后在辊压模块中的上辊筒和下辊筒间进行辊压负极片，同时电压检测模块原位检测辊压模块中锂箔与所述负极片之间的电势差，通过电势差的变化控制负极片预锂化程度，最后得到预锂化负极片。
实施例1
本实施例提供一种负极片辊压装置，所述辊压装置包括放卷模块1、辊压模块、注液模块和收卷模块6；
所述放卷模块1包括转动轴承，用于放出负极片7；
所述辊压模块包括上辊筒4和下辊筒5，所述上辊筒4和下辊筒5相互配合并竖向上下设置，在所述上辊筒4和下辊筒5上设置100μm锂箔，在锂箔上设置聚丙烯隔膜，用于辊压负极片7；
所述注液模块包括注液管3和传动轨道2，设置在放卷模块1和辊压模块之间，用于向负极片7加注电解液，辅助辊压模块实现预锂化；
所述收卷模块6包括转动轴承和空负极卷，收起负极片7，并牵引负极片7移动。
实施例2
本实施例提供一种负极片辊压装置，所述辊压装置在上辊筒4和下辊筒5上依次设置厚度为5mm的碳酸锂包覆锂箔和聚乙烯隔膜，还包括电压检测仪8，所述电压检测仪8将上辊筒4和下辊筒5上的锂箔和负极片7通过铜导线连接连接，所述电压检测仪8用于原位监测锂箔和负极片7之间的电势差。
实施例3
本实施例提供一种负极片辊压装置，所述辊压装置在上辊筒4上依次设置厚度为50nm的未包覆型锂箔和聚丙烯隔膜，还包括电压表8，所述电压表8将上辊筒4上的锂箔和负极片7通过铜导线连接连接，所述电压表8用于原位监测锂箔和负极片7之间的电势差。
实施例4
本实施例采用实施例1提供的负极片辊压装置进行负极片预锂化的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将硅氧负极片浆料双面涂覆到铜箔上，涂覆的面密度为25mg/cm2，80℃烘9h，得到待辊压硅氧负极片7；
(2)启动实施例1提供的负极片辊压装置电源，放卷模块1运转将待辊压硅氧负极片7放出，并通过收卷模块6运转牵引硅氧负极片7向上辊筒4和下辊筒5传送，传送过程中，注液管3在所述硅氧负极片7上方以8cm/s的速率，沿垂直其传送的方向往复运动，对所述硅氧负极片7加注碳酸乙烯脂，使其均匀的润湿所述硅氧负极片7，得到润湿的硅氧负极片7；
(3)润湿的硅氧负极片7在上辊筒4和下辊筒5间进行辊压，辊压速率为1m/s，实现了对负极片7的预锂化。
本实施例制备的预锂化负极片，裁切称重，组装成纽扣电池，进行不可逆容量损失的测试，测试条件为：放电：0.1C至5mV；0.05C至5mV；0.02C至5mV；0.01C至5mV。充电：0.1C至2V，测试曲线如图4所示。从图中可以看出，负极片的不可逆容量约为210mAh·g-1。
实施例5
本实施例采用实施例2提供的负极片辊压装置进行负极片预锂化的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将硅碳负极片浆料双面涂覆到铜箔上，涂覆的面密度为1mg/cm2，30℃烘6h，得到待辊压硅碳负极片；
(2)启动实施例2提供的负极片辊压装置电源，放卷模块1运转将待辊压硅碳负极片7放出，并通过收卷模块6运转牵引硅碳负极片7向上辊筒4和下辊筒5传送，传送过程中，注液管3在所述硅碳负极片7上方以1cm/s的速率，沿垂直其传送的方向往复运动，对所述硅碳负极片7加注碳酸丙烯脂，使其均匀的润湿所述硅碳负极片7，得到润湿的硅碳负极片7；
(3)润湿的硅碳负极片7在上辊筒4和下辊筒5间进行辊压，辊压速率为0.01m/s，实现了对负极片7的预锂化；
(4)通过电压检测仪实时监控所述辊压模块中锂箔和所述硅基负极片之间的电势差，获得电势差为0.01V，所述硅基负极片达到完全预锂化程度。
实施例6
本实施例采用实施例3提供的负极片辊压装置进行负极片预锂化的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将碳基负极片浆料单面涂覆到铜箔上，涂覆的面密度为50mg/cm2，120℃烘12h，得到待辊压碳基负极片；
(2)启动实施例3提供的负极片辊压装置电源，放卷模块1运转将待辊压碳基负极片7放出，并通过收卷模块6运转牵引碳基负极片7向上辊筒4和下辊筒5传送，传送过程中，注液管3在所述碳基负极片7上方以15cm/s的速率，沿垂直其传送的方向往复运动，对所述碳基负极片7加注碳酸丙烯脂，使其均匀的润湿所述碳基负极片7，得到润湿的碳基负极片7；
(3)润湿的碳基负极片7在上辊筒4和下辊筒5间进行辊压，辊压速率为2m/s，实现了对负极片的预锂化；
(4)通过电压表8实时监控所述辊压模块中锂箔和所述硅基负极片7之间的电势差，获得电势差为0.01V，所述碳基负极片达到完全预锂化程度。
实施例7
与实施例5相比，区别仅在于，将步骤(2)中注液管移动速率替换为3cm/s。
实施例8
与实施例5相比，区别仅在于，将步骤(3)中的辊压速率替换为0.05m/s。
实施例9
与实施例5相比，区别仅在于，将步骤(3)中的辊压速率替换为0.1m/s。
实施例10
与实施例5相比，区别仅在于，将步骤(3)中的辊压速率替换为0.5m/s。
实施例11
与实施例5相比，区别仅在于，将步骤(3)中的辊压速率替换为1m/s。
实施例12
与实施例5相比，区别仅在于，将步骤(3)中的辊压速率替换为2.5m/s。
对比例1
与实施例4相比，区别仅在于，步骤(2)中未向负极片加注电解液。
负极片性能的评价：
将各实施例和对比例得到的负极片，进行容量和库伦效率的测试，测试方法如下：
将单面涂布预锂化后的负极片裁切称重，组装成纽扣电池。
测试工步：放电：0.1C至5mV；0.05C至5mV；0.02C至5mV；0.01C至5mV。充电：0.1C至2V。
测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002391705380000141
通过表1可以看出以下几点：
(1)综合实施例4-12可以看出，实施例4-12采用注液部件加注电解液实现原位预锂化，得到的预锂化负极片的首次放电容量为1500-1550mAh·g-1，首次充电容量为1340-1370mAh·g-1，不可逆容量为140-210mAh·g-1，库伦效率为86.4-90.7％；
(2)综合实施例5与实施例12可以看出，实施例5采用的辊压速率为0.01m/s，与实施例12采用的辊压速率为2.5m/s相比，实施例5得到的预锂化负极片，不可逆容量低于实施例12的负极片，库伦效率高于实施例12的负极片，由此说明，实施例5采用的辊压速率，使得负极片预锂化更充分，不可逆容量较小，库伦效率较高。
(3)综合实施例4和对比例1可以看出，对比例1未向负极片加注电解液，较实施例4向负极片加注碳酸乙烯酯，对比例1得到的负极片，首次放电容量为2050mAh·g-1，首次充电容量为1580mAh·g-1，不可逆容量为470mAh·g-1，库伦效率为77.0％，其不可逆容量较实施例4得到的预锂化极片高，库伦效率较实施例4得到的预锂化极片低，由此说明，实施例4向负极片加注碳酸乙烯酯，实现负极片预锂化，可以降低负极片的不可逆容量，提高库伦效率。
综上，本发明提供的负极片辊压装置，通过在放卷模块和辊压模块之间设置注液装置，使得负极片在辊压过程中实现原位预锂化，再结合电压检测模块，实时和原位监测锂箔和负极片之间的电势差，精确控制负极片的预锂化程度；本发明提供的负极片预锂化的方法，在辊压过程实现负极片的原位预锂化，不增加额外预锂化的工步，工艺简单，解决了负极片不可逆容量损失和库伦效率低的问题，同时降低预锂化负极片的使用成本，可应用于规模化生产。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种负极片辊压装置，其特征在于，所述辊压装置包括放卷模块、辊压模块，注液模块和收卷模块；
所述放卷模块用于放出负极片；
所述辊压模块包括上辊筒和下辊筒，所述上辊筒和下辊筒相互配合并竖向上下设置，所述上辊筒和/或下辊筒上设置锂箔，所述锂箔上设置隔膜，用于辊压负极片；
所述注液模块设置在放卷模块和辊压模块之间，用于向负极片加注电解液，辅助辊压模块实现预锂化；
所述收卷模块用于收起负极片，并牵引负极片移动。
2.根据权利要求1所述的负极片辊压装置，其特征在于，所述注液模块包括注液部件和传动部件，所述传动部件用于驱动注液部件移动；
优选地，所述注液部件包括注液管和/或移液腔；
优选地，所述锂箔的厚度为50nm-5mm；
优选地，所述锂箔包括未包覆型锂箔和/或包覆型锂箔，优选为碳酸锂包覆锂箔；
优选地，所述隔膜包括多孔聚合物膜、无纺布隔膜或无机复合膜中的任意一种，优选为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜或聚乙烯/聚丙烯隔膜中的任意一种；
优选地，所述负极片辊压装置还包括电压检测模块，所述电压检测模块将辊压模块中的锂箔和负极片连接，所述电压检测模块用于原位监测锂箔和负极片之间的电势差；
优选地，所述电压检测模块包括电压表、万用表或电压检测仪中的任意一种或至少两种的组合。
3.一种负极片预锂化方法，其特征在于，所述方法通过辊压方式对负极片进行预锂化。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)放卷模块运转将待辊压负极片放出，并通过收卷模块运转牵引所述负极片，使所述负极片在上辊筒和下辊筒间被辊压；
(2)在辊压之前，注液模块向所述负极片加注电解液，使所述负极片在被辊压的过程中实现预锂化。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述负极片包括硅基负极片，优选为硅氧负极片和/或硅碳负极片；
优选地，步骤(1)所述负极片的制备方法为：将硅基负极片浆料涂覆到铜箔上，烘干，得到所述负极片；
优选地，所述涂覆的面密度为1-50mg/cm2；
优选地，所述硅基负极片浆料涂覆到铜箔的单面或双面；
优选地，所述烘干的温度为30-120℃；
优选地，所述烘干的时间为6-12h；
优选地，步骤(1)所述注液部件经传动部件控制，沿垂直负极片传送的方向往复运动；
优选地，所述往复运动的速率为1-15cm/s，优选为3-12cm/s；
优选地，步骤(1)所述电解液包括碳酸乙烯脂、碳酸丙烯酯或碳酸二乙酯中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述辊压的速率为0.01-2m/s，优选为0.05-1.5m/s。
7.根据权利要求3-6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：步骤(3)通过电压检测模块实时监控所述辊压模块中锂箔和所述润湿的负极片之间的电势差，通过电势差控制负极片的预锂化程度。
8.根据权利要求3-7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将硅基负极片浆料双面涂覆到铜箔上，涂覆的面密度为1-50mg/cm2，30-120℃烘6-12h，得到待辊压硅基负极片；
(2)放卷模块运转将待辊压硅基负极片放出，并通过收卷模块运转牵引所述负极片向上辊筒和下辊筒传送，传送过程中，注液部件在所述负极片上方以1-15cm/s的速率，沿垂直其传送的方向往复运动，对所述硅基负极片加注电解液，使电解液均匀的润湿所述硅基负极片，得到润湿的硅基负极片；
所述电解液包括碳酸乙烯脂，碳酸丙烯酯或碳酸二乙酯中的任意一种或至少两种的组合；
(3)在辊压模块的上辊筒和下辊筒上平整的缠绕一圈厚度为50nm-5mm的锂箔，在锂箔的外圈缠绕一圈隔膜，润湿的硅基负极片在上辊筒和下辊筒间进行辊压，辊压速率为0.01-2m/s，实现了对负极片的预锂化，经收卷模块收起负极片；
(4)通过电压检测模块实时监控所述辊压模块中锂箔和所述硅基负极片之间的电势差，通过电势差控制所述硅基负极片的预锂化程度。
9.根据权利要求3-8任一项所述的方法得到的预锂化负极片。
10.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括如权利要求9所述的预锂化负极片。
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