CN111430659A - 锂离子电池负极的预锂化处理方法、锂离子电池的负极和锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了锂离子电池负极的预锂化处理方法、锂离子电池的负极和锂离子电池。该预锂化处理方法包括：在真空干燥的条件下，利用物理气相沉积技术，使锂源的表面气化成锂原子，并在所述负极的表面上沉积，得到锂膜。该预锂化处理方法操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，无需开发新设备，成本较低，可控性好，安全性高，且经过该预锂化处理方法预锂化的所述负极在组装成所述锂离子电池以后，首次充放电效率高，电化学性能好。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体地，涉及锂离子电池负极的预锂化处理方法、锂离子电池的负极和锂离子电池。
背景技术
在相关技术中，锂离子电池负极的预锂化处理方法主要是采用锂粉及超薄锂箔进行的。然而，锂粉及超薄锂箔均存在制备困难、造价高等缺点；另外，金属锂本身特性较软、活泼，易与空气反应，锂粉的制备及使用存在很大的不可控性及危险性；超薄锂箔的制备过程中，工艺和设备要求较高，需要高精度的辊压机设备及一些特定的保护膜、润滑油进行辅助，工艺复杂。
因而，现有的锂离子电池负极的预锂化处理方法仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种操作简单、方便、容易实现、易于工业化生产、无需开发新设备、成本较低、可控性好、安全性高或者经过其预锂化的负极在组装成锂离子电池的首次充放电效率高、电化学性能好的锂离子电池负极的预锂化处理方法。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种锂离子电池负极的预锂化处理方法。根据本发明的实施例，该预锂化处理方法包括：在真空干燥的条件下，利用物理气相沉积技术，使锂源的表面气化成锂原子，并在所述负极的表面上沉积，得到锂膜。发明人发现，该预锂化处理方法操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，无需开发新设备，成本较低，可控性好，安全性高，且经过该预锂化处理方法预锂化的所述负极在组装成所述锂离子电池以后，首次充放电效率高，电化学性能好。
根据本发明的实施例，所述物理气相沉积技术包括真空蒸镀技术、溅射镀膜技术以及电子束蒸镀技术中的至少一种。
根据本发明的实施例，所述物理气相沉积技术为真空蒸镀技术。
根据本发明的实施例，所述真空蒸镀技术满足以下条件的至少之一：环境的露点不大于-40℃；加热温度为50℃～170℃；样品旋转速率为1rpm/min～20rpm/min；蒸发速率为
真空度为2.0×10-4Pa～4.0×10-4Pa。
根据本发明的实施例，所述锂膜的厚度为5nm～1μm。
根据本发明的实施例，所述锂膜的厚度为400nm～600nm。
根据本发明的实施例，形成所述负极的材料包括碳基材料、硅基材料和硅氧基材料中的至少一种。
根据本发明的实施例，所述预锂化处理方法包括：在露点不大于-40℃的环境中，利用真空蒸镀技术，在加热温度为50℃～170℃、真空度为2.0×10-4Pa～4.0×10-4Pa的条件下，使纯锂的表面气化成锂原子并以
的蒸发速率蒸发，以便在旋转速率为1rpm/min～20rpm/min的所述负极的表面上沉积，得到所述锂膜，所述锂膜的厚度为400nm～600nm。
在本发明的另一个方面，本发明提供了一种锂离子电池的负极。根据本发明的实施例，该负极在组装成所述锂离子电池以前，经过前面所述的预锂化处理方法进行预锂化处理。发明人发现，该负极在组装成所述锂离子电池以后，首次充放电效率高，电化学性能好。
在本发明的又一个方面，本发明提供了一种锂离子电池。根据本发明的实施例，该锂离子电池包括前面所述的负极，所述锂离子电池的首次充放电效率不低于91.30％。发明人发现，该锂离子电池的首次充放电效率高，电化学性能好。
附图说明
图1显示了本发明实施例1和对比例1的锂离子电池的首次充放电数据。
图2显示了本发明实施例1和对比例1的锂离子电池的首次充放电效率。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种锂离子电池负极的预锂化处理方法。根据本发明的实施例，该预锂化处理方法包括：在真空干燥的条件下，利用物理气相沉积技术，使锂源的表面气化成锂原子，并在所述负极的表面上沉积，得到锂膜。发明人发现，该预锂化处理方法操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，无需开发新设备，成本较低，可控性好，安全性高，且经过该预锂化处理方法预锂化的所述负极在组装成所述锂离子电池以后，首次充放电效率高，电化学性能好。
根据本发明的实施例，前面所述的预锂化处理方法只需一步即可将锂离子电池的负极进行预锂化处理，相较于相关技术中的预锂化处理的方法，无需提前制备超薄锂箔、锂粉或者组装原电池预锂，因而，操作工序显著缩短，生产效率显著提高，极具实际生产应用前景。
根据本发明的实施例，具体地，所述物理气相沉积技术包括真空蒸镀技术、溅射镀膜技术以及电子束蒸镀技术中的至少一种。由此，该预锂化处理方法可选择多种具体的操作方式，适用于各种不同的使用场景，且操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，无需开发新设备，成本较低，可控性好，安全性高。
根据本发明的实施例，进一步地，所述物理气相沉积技术为真空蒸镀技术。由此，相较于其他种类的物理气相沉积技术，其设备更加简单，操作更加容易；同时，预锂化处理的量，也即形成锂膜的厚度可控，且由于是在真空条件下进行的，故纯度较高；另外，预锂化处理的速率快，可显著提高生产效率；除此之外，预锂化处理的机理简单，易于进行分析研究。
根据本发明的实施例，更进一步地，所述真空蒸镀技术满足以下条件的至少之一：环境的露点不大于-40℃；加热温度为50℃～170℃；样品旋转速率为1rpm/min～20rpm/min；蒸发速率为
真空度为2.0×10-4Pa～4.0×10-4Pa。在本发明的一些实施例中，所述环境的露点可以具体为-50℃、-48℃、-46℃、-45℃、-44℃、-42℃或者-40℃等；所述加热温度可以具体为50℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃或者170℃等；所述样品旋转速率可以具体为1rpm/min、2rpm/min、5rpm/min、8rpm/min、10rpm/min、15rpm/min或者20rpm/min等；所述蒸发速率可以具体为
或者
等；所述真空度可以具体为2.0×10-4Pa、3.0×10-4Pa或者4.0×10-4Pa等。由此，环境的露点在前面所述的范围内，可以使得锂金属能够在开放空间中完好保存、使用，有效防止金属锂空气中存在的水反应；加热温度在前面所述的范围内，可以使得锂源的表面较好地气化成锂原子；样品旋转速率在前面所述的范围内，可以使得形成的锂膜较为均匀；蒸发速率在前面所述的范围内，可以使得形成厚度可控的锂膜，所述预锂化处理方法的可控性好；真空度在前面所述的范围内，可以有效防止金属锂与空气中其他物质的反应，使得在超高真空度条件下保证形成锂膜的纯度，无需其他保护膜、润滑油的辅助，工艺简单、可控性好。
根据本发明的实施例，前面所述的加热温度可以通过控制真空蒸镀技术中使用的蒸发容器上的电流大小进行调节，所施加的电流越大，加热温度也就越高，对应的蒸发速率也就越快。
根据本发明的实施例，具体地，在干燥的环境下，将所需预锂化处理的负极的基片防置于真空蒸镀设备的真空室的基片台上，调节基片加热和基片旋转按钮使得负极的基片处于预定的加热温度及匀速旋转状态，并调节所述样品(负极的基片)的合适旋转速率，而后通过加热蒸发容器里的高纯金属锂，将金属锂蒸发成原子态，从而使锂原子蒸汽弥散到负极的基片表面，在所述负极的基片表面表面上沉积锂膜，从而完成所述预锂化处理。
根据本发明的实施例，前面所述的锂膜的厚度，是可以通过所述真空蒸镀设备的膜厚仪来控制并调节的，从而调控预锂化处理的效果。由此，操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产。
根据本发明的实施例，发明人对于所形成的锂膜的厚度进行了大量深入的考察与实验验证后发现，所述锂膜的厚度为5nm～1μm时，具体地，所述锂膜的厚度可以是5nm、10nm、20nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm或者1μm时，经过所述预锂化处理的负极制作得到的锂离子电池的首次充放电效率高，电化学性能好。
根据本发明的实施例，进一步地，发明人发现，当所述锂膜的厚度为400nm～600nm时，具体地，所述锂膜的厚度可以是400nm、450nm、500nm、550nm或者600nm时，经过所述预锂化处理的负极制作得到的锂离子电池的首次充放电效率达到最高，电化学性能也达到最好。
根据本发明的实施例，形成所述负极的材料包括碳基材料、硅基材料或者硅氧基材料等。由此，本发明所述的预锂化处理的方法，应用范围较广，且具有良好的应用前景。
在本发明一个具体的实施例中，所述预锂化处理方法包括：在露点不大于-40℃的环境中，利用真空蒸镀技术，在加热温度为50℃～170℃、真空度为2.0×10-4Pa～4.0×10- 4Pa的条件下，使纯锂的表面气化成锂原子并以
的蒸发速率蒸发，以便在旋转速率为1rpm/min～20rpm/min的所述负极的表面上沉积，得到所述锂膜，所述锂膜的厚度为400nm～600nm。由此，该预锂化处理方法操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，无需开发新设备，成本较低，可控性好，安全性高，且经过该预锂化处理方法预锂化的所述负极在组装成所述锂离子电池以后，首次充放电效率达到最高，电化学性能也达到最好。
在本发明的另一个方面，本发明提供了一种锂离子电池的负极。根据本发明的实施例，该负极在组装成所述锂离子电池以前，经过前面所述的预锂化处理方法进行预锂化处理。发明人发现，该负极在组装成所述锂离子电池以后，首次充放电效率高，电化学性能好。
在本发明的又一个方面，本发明提供了一种锂离子电池。根据本发明的实施例，该锂离子电池包括前面所述的负极，所述锂离子电池的首次充放电效率不低于91.30％。发明人发现，该锂离子电池的首次充放电效率高，电化学性能好。
根据本发明的实施例，所述锂离子电池的首次充放电效率可以具体为91.30、92％或者95％等。由此，该锂离子电池的首次充放电效率高，电化学性能好。
根据本发明的实施例，该锂离子电池的其他结构和部件的形状、构造、制作工艺等均可以为常规的形状、构造、制作工艺，在此不再过多赘述。
下面详细描述本发明的实施例。
实施例1
在露点小于-40℃的干燥间环境中，将经过涂布的硅氧基材料形成的负极裁成10mm×10mm的方片，用胶带将其固定在不锈钢层材质的蒸镀基材板上，将蒸镀基材板放置于真空蒸镀设备的真空室中，将装有5g纯锂的钨舟放置于蒸发源附近的位置，抽真空至真空度达3.0×10-4Pa，调节蒸镀基材板加热温度至100℃，样品基片的旋转速率为8rpm/min，通过调节施加在钨舟上的电流控制蒸发速率为
保持蒸发速率稳定的情况下持续进行蒸镀，直至膜厚仪上显示蒸镀锂膜的厚度为500nm时，停止蒸镀，待蒸镀基材板加热温度降低至室温，打开真空蒸镀设备的放气阀门，使真空室恢复常压，打开真空蒸镀设备的舱门取出蒸镀基材板上蒸镀了锂膜的负极。
将所述负极冲裁成直径为16mm的圆片，与NCM正极组装成锂离子电池进行充放电测试，隔膜为PE膜，电解液为LiPF6(在电解液中浓度为1M)溶于体积比为1：1：1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(DEC)/碳酸甲乙酯(EMC)的混合液中；参照图1和图2，结果显示，经过本申请的预锂化处理方法的负极制作得到的锂离子电池的首次充放电效率为91.30％。
实施例2
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为400nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率与实施例1相当。
实施例3
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为600nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率与实施例1相当。
实施例4
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为350nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例5
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为650nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例6
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为300nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例7
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为250nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例8
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为200nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例9
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为100nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例10
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为50nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例11
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为20nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例12
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为10nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例13
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为5nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例14
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为2nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例4～实施例13和实施例15～实施例18，但优于对比例1。
实施例15
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为700nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例16
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为800nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例17
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为900nm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例18
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为1μm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例1～3，但优于实施例14和实施例19～实施例21。
实施例19
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为1.2μm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例4～实施例13和实施例15～实施例18，但优于对比例1。
实施例20
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为1.5μm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例4～实施例13和实施例15～实施例18，但优于对比例1。
实施例21
与实施例1的区别仅在于，锂膜的厚度为1.8μm，得到的负极制作成锂离子电池的首次充放电效率劣于实施例4～实施例13和实施例15～实施例18，但优于对比例1。
对比例1
在氩气气氛下，在5μm超薄锂箔上滴加足量的电解液使其表面完全浸润，将经过涂布的硅氧基材料形成的负极与被电解液浸润的锂箔直接接触180min，进行补锂。将所述补锂后的负极冲裁成直径为16mm的圆片，与NCM正极组装成锂离子电池进行充放电测试，隔膜为PE膜，电解液为LiPF6(在电解液中浓度为1M)溶于体积比为1：1：1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(DEC)/碳酸甲乙酯(EMC)的混合液中。参照图1和图2，结果显示，经过该方法的负极制作得到的锂离子电池的首次充放电效率为88.73％。
锂箔补锂是利用自放电机理进行补锂的技术。金属锂的电位在所有电极材料中最低，由于电势差的存在，当负极材料与金属锂箔接触时，电子自发地向负极移动，伴随着Li+在负极的嵌入。
尽管与锂箔直接接触，可以实现负极预锂化，但预锂化的程度不易精确控制。不充分的锂化，不能充分提高ICE；而补锂过度，可能会在负极表面形成金属锂镀层，且首效较低。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种锂离子电池负极的预锂化处理方法，其特征在于，包括：
在真空干燥的条件下，利用物理气相沉积技术，使锂源的表面气化成锂原子，并在所述负极的表面上沉积，得到锂膜。
2.根据权利要求1所述的预锂化处理方法，其特征在于，所述物理气相沉积技术包括真空蒸镀技术、溅射镀膜技术以及电子束蒸镀技术中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的预锂化处理方法，其特征在于，所述物理气相沉积技术为真空蒸镀技术。
4.根据权利要求3所述的预锂化处理方法，其特征在于，所述真空蒸镀技术满足以下条件的至少之一：
环境的露点不大于-40℃；
加热温度为50℃～170℃；
样品旋转速率为1rpm/min～20rpm/min；
蒸发速率为
真空度为2.0×10-4Pa～4.0×10-4Pa。
5.根据权利要求1所述的预锂化处理方法，其特征在于，所述锂膜的厚度为5nm～1μm。
6.根据权利要求5所述的预锂化处理方法，其特征在于，所述锂膜的厚度为400nm～600nm。
7.根据权利要求1所述的预锂化处理方法，其特征在于，形成所述负极的材料包括碳基材料、硅基材料和硅氧基材料中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的预锂化处理方法，其特征在于，包括：
在露点不大于-40℃的环境中，利用真空蒸镀技术，在加热温度为50℃～170℃、真空度为2.0×10-4Pa～4.0×10-4Pa的条件下，使纯锂的表面气化成锂原子并以
的蒸发速率蒸发，以便在旋转速率为1rpm/min～20rpm/min的所述负极的表面上沉积，得到所述锂膜，所述锂膜的厚度为400nm～600nm。
9.一种锂离子电池的负极，其特征在于，所述负极在组装成所述锂离子电池以前，经过权利要求1～8中任一项所述的预锂化处理方法进行预锂化处理。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9中所述的负极，所述锂离子电池的首次充放电效率不低于91.30％。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112421003A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-26 | 成都爱敏特新能源技术有限公司 | 一种预锂化硅负极材料及其制备方法和负极片 |
| CN112420989A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-26 | 成都爱敏特新能源技术有限公司 | 一种预锂化设备及使用方法 |
| CN114823162A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-07-29 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种拓宽锂离子电容器电压范围的方法 |
| WO2023024404A1 (zh) | 2021-08-27 | 2023-03-02 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂离子电池预锂化方法及锂离子电池 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020028383A1 (en) * | 2000-07-19 | 2002-03-07 | Hirokazu Kugai | Thin alkali metal film member and method of producing the same |
| CN104810505A (zh) * | 2014-06-13 | 2015-07-29 | 万向A一二三系统有限公司 | 一种锂离子电池负极片及其二次电池 |
| CN107177820A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-09-19 | 哈尔滨光宇电源股份有限公司 | 高速连续卷绕式真空蒸镀锂设备及利用其实现基材蒸镀锂的方法 |
| CN109244355A (zh) * | 2017-07-11 | 2019-01-18 | 天津中能锂业有限公司 | 制备补锂的负极的方法、补锂的负极和锂离子二次电池 |
-
2019
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020028383A1 (en) * | 2000-07-19 | 2002-03-07 | Hirokazu Kugai | Thin alkali metal film member and method of producing the same |
| CN104810505A (zh) * | 2014-06-13 | 2015-07-29 | 万向A一二三系统有限公司 | 一种锂离子电池负极片及其二次电池 |
| CN107177820A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-09-19 | 哈尔滨光宇电源股份有限公司 | 高速连续卷绕式真空蒸镀锂设备及利用其实现基材蒸镀锂的方法 |
| CN109244355A (zh) * | 2017-07-11 | 2019-01-18 | 天津中能锂业有限公司 | 制备补锂的负极的方法、补锂的负极和锂离子二次电池 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112421003A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-26 | 成都爱敏特新能源技术有限公司 | 一种预锂化硅负极材料及其制备方法和负极片 |
| CN112420989A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-26 | 成都爱敏特新能源技术有限公司 | 一种预锂化设备及使用方法 |
| CN112421003B (zh) * | 2020-11-10 | 2024-01-26 | 成都爱敏特新能源技术有限公司 | 一种预锂化硅负极材料及其制备方法和负极片 |
| CN112420989B (zh) * | 2020-11-10 | 2024-01-26 | 成都爱敏特新能源技术有限公司 | 一种预锂化设备及使用方法 |
| WO2023024404A1 (zh) | 2021-08-27 | 2023-03-02 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂离子电池预锂化方法及锂离子电池 |
| CN114823162A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-07-29 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种拓宽锂离子电容器电压范围的方法 |
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