CN112072074A - 预锂化负极片及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了预锂化负极片及其制备方法和应用，所述方法包括：(1)将惰性锂粉、粘结剂、单离子导体聚合物、氧化物和有机溶剂混合，以便得到惰性锂粉分散液；(2)采用非接触式喷雾涂布方式将所述惰性锂粉分散液喷涂于负极片表面上；(3)将步骤(2)所得负极片进行干燥，辊压，以便得到预锂化负极片。本发明采用非接触式喷雾涂布方式实现金属锂粉在负极片上的均匀分散，干燥、辊压后得到预锂化负极，可弥补首次充放电过程中的锂消耗，显著提高了负极材料的首次循环效率及容量。

Description

预锂化负极片及其制备方法和应用
技术领域
本发明属锂离子电池技术领域，具体涉及一种预锂化负极片及其制备方法和应用。
背景技术
当前，锂离子电池作为成熟的储能单元，已经逐渐融入日常生活的每一个部分。日常生活中的手机、笔记本等电器均使用锂离子电池作为其储能单元，且近年来锂离子电池也逐渐被用在动力储能方面，如电动汽车。
对锂离子电池来说，对其能量密度影响最大的因素应该是正极材料和负极材料。目前商品化使用的锂离子电池石墨负极材料存在较低的理论容量，进一步提升其容量的空间很小，远不能满足未来高容量长寿命电子设备的需求。金属及合金类材料是近年来研究较多的新型高效储锂负极材料体系，其中，硅氧材料因具有极高的理论比容量而备受关注，但其在首次充电时会形成一些不可逆容量的副产物，从而导致电池的首次效率远远达不到应用标准。
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，本发明的目的在于提出一种预锂化负极片及其制备方法和应用，本发明采用非接触式喷雾涂布方式实现金属锂粉在负极片上的均匀分散，干燥、辊压后得到预锂化负极，可弥补首次充放电过程中的锂消耗，显著提高了负极材料的首次循环效率及容量。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备预锂化负极片的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
(1)将惰性锂粉、粘结剂、单离子导体聚合物、氧化物和有机溶剂混合，以便得到惰性锂粉分散液；
(2)采用非接触式喷雾涂布方式将所述惰性锂粉分散液喷涂于负极片表面上；
(3)将步骤(2)所得负极片进行干燥，辊压，以便得到预锂化负极片。
根据本发明实施例的制备预锂化负极片的方法，通过在惰性锂粉分散液中添加粘结剂，使得整体的锂粉浆料具有非牛顿流体特性，同时保证锂粉浆料不沉降；通过在惰性锂粉分散液中添加单离子导体聚合物可以提供电子导电性，从而加速锂离子的潜入与脱出；通过在惰性锂粉分散液中添加氧化物可以提供在整个电池充放电过程中锂离子消耗后的支撑作用，从而防止充放电后锂粉消耗造成极片与隔膜之间松弛，实现充放电后(即锂粉消耗后)极片与隔膜之间依然能够完全贴合，同时防止电池热失控。本发明采用非接触式喷雾涂布方式可以实现锂粉浆料中锂粉、粘结剂、填料混合物的二次再造粒，实现极片表面锂粉的独立分布，实现金属锂粉在负极片上的均匀分散，有效防止锂粉堆积成片，发生析锂。干燥、辊压后得到预锂化负极，可弥补首次充放电过程中的锂消耗，显著提高了负极材料的首次循环效率及容量。同时，该方法可调节涂布厚度，对于预锂化电极上的惰性锂层只有2-5μm，其他的涂布方式会在涂布过程中产生刮痕损坏极片，该方法简单有效，且安全性高。
另外，根据本发明上述实施例的制备预锂化负极片的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述惰性锂粉、单离子导体聚合物、氧化物、粘结剂和有机溶剂的质量比为1：(0.01～0.04)：(7～12)：(2～6)：(10～1000)。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰亚胺中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述单离子导体聚合物为全氟磺酸树脂锂。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述氧化物选自ZrO2、掺杂CaO的ZrO2、ThO2、掺杂Y2O3的ThO2、β-Al2O3和LLZTO中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯醇、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮和二甲基乙醚中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述惰性锂粉的粒径为1-50um；优选地，所述惰性锂粉的粒径为5-25um。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述惰性锂粉分散液的粘度为1000～1400Pa.s。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述惰性锂粉分散液在所述负极片表面上喷涂的涂层厚度为2～5μm。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述喷涂速度为0.01～0.20mL/s。
在本发明的一些实施例中，所述负极片中的负极活性物质选自石墨、硅基和锡基材料中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述干燥在真空下进行，所述干燥的温度为80～90℃，所述干燥的时间为120～600min。
在本发明的一些实施例中，所述辊压的施加压力为0.5～5MPa。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种实现上述实施例所述方法的装置。根据本发明的实施例，所述装置包括：
输料单元，所述输料单元包括依次相连的储料罐、压力泵和浆料流量计；
输气单元，所述输气单元包括依次相连的惰性气体储存罐、送风机和气体流量计；
喷雾单元，所述喷雾单元分别与所述浆料流量计和所述气体流量计相连接；
干燥单元，所述干燥单元用于干燥所述喷雾单元喷涂惰性锂粉分散液后的负极片；
辊压单元，所述辊压单元用于辊压所述干燥单元干燥后的负极片。
根据本发明实施例的实现上述制备预锂化负极片方法的装置，通过浆料流量计控制惰性锂粉分散液进入喷雾单元的流速，通过气体流量计控制进入喷雾单元的气体的流速，从而在喷雾单元上可以实现锂粉浆料中锂粉、粘结剂、填料混合物的二次再造粒。
另外，根据本发明上述实施例的实现上述制备预锂化负极片方法的装置还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述装置进一步包括：气体加热器，所述气体加热器设置在所述送风机和所述气体流量计之间。由此，气体加热器可以有效蒸发掉一部分有机溶剂，同时气体为惰性气体，也可以有效防止稳定锂粉因高温而被氧化。
在本发明的一些实施例中，所述装置进一步包括：浆料过滤器，所述浆料过滤器设置在所述储料罐和所述压力泵之间。由此，浆料过滤器可以有效过滤浆料中的团聚颗粒等。
在本发明的一些实施例中，所述装置进一步包括：气体过滤器，所述气体过滤器设置在所述惰性气体储存罐和所述送风机之间。由此，气体过滤器可以有效阻止异物的进入。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种预锂化负极片。根据本发明的实施例，所述预锂化负极片是采用以上实施例所述的方法制备得到的或采用上述实施例所述的装置制备得到的。所述预锂化负极片包括锂电池负极电极片及惰性锂层，所述惰性锂层设置在负极片表面，所述惰性锂层是通过非接触式喷雾涂布方式均匀地涂布在负极电极片表面上的。所述惰性锂层包括均匀分散的惰性锂粉、单离子导体聚合物、氧化物、粘结剂。由此，显著提高预锂化负极片的首次循环效率及循环稳定性。
在本发明的第四个方面，本发明提出了一种锂离子电池，所述锂离子电池具有以上实施例所述的预锂化负极片。由此，该锂离子电池具有高效的首次充放电效率、放电容量和循环稳定性。
在本发明的第五个方面，本发明提出了一种电动汽车，所述电动汽车具有以上实施例所述的锂离子电池。由此，该电动汽车具有优异的续航能力，从而满足消费者的使用需求。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的制备负极预锂化方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的实现制备预锂化负极片方法的装置示意图；
图3是实施例1的预锂化负极片的表面锂粉分布电镜图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备预锂化负极片的方法。根据本发明的实施例，参考附图1，所述方法包括：
S100：将惰性锂粉、粘结剂、单离子导体聚合物、氧化物和有机溶剂混合
在该步骤中，将惰性锂粉、粘结剂、单离子导体聚合物、氧化物和有机溶剂混合，以便得到稳定分散的惰性锂粉分散液。其中，粘结剂的作用是使得整体的锂粉浆料具有非牛顿流体特性，同时保证锂粉浆料不沉降，单离子导体聚合物的作用是提供电子导电性，氧化物的作用是可以提供在整个电池充放电过程中锂离子消耗后的支撑作用，同时防止电池热失控。
在本发明的实施例中，上述惰性锂粉、粘结剂、单离子导体聚合物、氧化物和有机溶剂的具体混合方式并不受特别限制，例如，可以先将单离子导体聚合物分散在有机溶剂中，形成胶体，同时将稳定锂粉、氧化物以及粘结剂混合后分散在胶体中，形成稳定悬浮液，也可以采用别的添加顺序，只要能得到稳定分散的惰性锂粉分散液即可。
在本发明的实施例中，上述惰性锂粉分散液的粘度并不受特别限制，本领域人员可根据实际情况随意选择，作为一种优选的方案，所述惰性锂粉分散液的粘度为1000～1400Pa.s。
根据本发明的一个具体实施例，所述惰性锂粉、单离子导体聚合物、氧化物、粘结剂和有机溶剂的质量比为1：(0.01～0.04)：(7～12)：(2～6)：(10～1000)。发明人发现，如果单离子导体聚合物的含量过少，则电子通道减少，从而影响电池倍率性能；如果其含量过多，则造成成本过高。如果粘结剂的含量过少，则达不到粘度要求，过少也不能牢牢地将锂粉以及单离子导体聚合物和氧化物粘连在电极片上；如果其含量过多，则造成粘度过大，影响喷涂。如果氧化物的含量过多，会造成喷涂的极片过厚；其含量过少的话，则不能完全支撑循环后锂消失的框架。
在本发明的实施例中，上述单离子导体聚合物的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际情况随意选择，作为一种优选的方案，所述单离子导体聚合物为全氟磺酸树脂锂。
在本发明的实施例中，上述氧化物的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际情况随意选择，作为一种优选的方案，所述氧化物选自ZrO2、掺杂CaO的ZrO2、ThO2、掺杂Y2O3的ThO2、β-Al2O3和LLZTO中的至少之一。
在本发明的实施例中，上述粘结剂的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际情况随意选择，作为一种优选的方案，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰亚胺中的至少之一。在本发明的实施例中，上述有机溶剂的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际情况随意选择，作为一种优选的方案，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯醇、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮和二甲基乙醚中的至少之一。
根据本发明的再一个具体实施例，上述惰性锂粉的粒径为1-50μm，优选为5-25μm。发明人发现，如果惰性锂粉的粒径太小，则容易造成匀浆过程中颗粒的团聚，影响分散效果；如果其粒径过大，则会造成涂布效果差，也容易造成喷头赌塞。
S200：采用非接触式喷雾涂布方式将所述惰性锂粉分散液喷涂于负极片表面上
在该步骤中，采用非接触式喷雾涂布方式将所述惰性锂粉分散液喷涂于负极片表面上。通过用喷头向锂电池负极极片本体的表面上喷涂含惰性锂粉的悬浊液，喷头连接有搅拌罐，搅拌罐内放置有含情性锂粉的悬浊液。
根据本发明的一个具体实施例，上述惰性锂粉分散液在所述负极片表面上喷涂的涂层厚度为2～5μm。发明人发现，如果上述涂层的厚度过大，会造成锂粉过量，在充放电过程中造成析锂，影响电池安全性能；如果其厚度过小，则达不到首次效率提升预想。
在本发明的实施例中，上述喷涂速度的具体数值并不受特别限制，本领域人员可根据实际情况随意选择，作为一种优选的方案，所述喷涂速度为0.01～0.20mL/s。发明人发现，如果喷涂速度过快，会造成颗粒过小，形成飘风；如果其速度过慢，则会造成颗粒过大。
在本发明的实施例中，所述负极片中的负极活性物质的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际情况随意选择，作为一种优选的方案，所述负极片中的负极活性物质选自石墨、硅基和锡基材料中的至少之一。
S300：将步骤S200所得负极片进行干燥，辊压
在该步骤中，将步骤S200所得负极片进行干燥，辊压，以便得到预锂化负极片。干燥可除去负极材料层表面的补锂层中的有机溶剂，通过辊压使锂粉进一步牢牢附着在负极材料表面，提高了锂粉与负极材料的结合力，使锂粉不易脱落，在锂粉的溶解嵌锂过程中，锂粉颗粒之间不会形成空隙，提高了锂粉溶解扩散效率，也提高了锂粉的使用效率，保证了补锂量和补锂效果。同时，嵌锂后锂粉发生溶解，锂粉原来的位置形成了孔隙率较高的多孔层，不影响锂离子在负极、隔膜、正极之间的传导。
根据本发明的一个具体实施例，上述干燥在真空下进行，所述干燥的温度为80～90℃，所述干燥的时间为120-600min。根据复合浆料中溶剂含量，涂覆厚度，调整干燥温度和时间，使极片表面的补锂涂覆层，均匀缓慢的烘干，增加极片和补锂层的结合强度。发明人发现，如果干燥温度太高、时间太短，容易导致补锂层开裂，与极片结合力下降，影响补锂层的容量发挥；而如果干燥温度太低、时间太长，则会导致涂覆层浆料稳定性下降，锂粉由于密度较小，浮于涂覆层表面，与粘结剂分离产生团聚，导致补锂层分散均一性下降，补锂效果降低，进而影响极片性能。
根据本发明的又一个具体实施例，干燥得到的涂覆有惰性锂粉的预锂化极片需辊压后，才能进行电芯装配，所述辊压压力为0.5-5MPa，经过该压力范围内的辊压后，锂粉与负极材料进一步结合，补锂层中的锂粉被碾压为小圆片状，部分嵌入到负极层中，与负极中的Si发生反应形成硅锂合金，从而在充放电过程中被优先消耗用于形成SEI膜，减少正极脱嵌的活性锂损失。
根据本发明实施例的制备预锂化负极片的方法，通过在惰性锂粉分散液中添加粘结剂，使得整体的锂粉浆料具有非牛顿流体特性，同时保证锂粉浆料不沉降，通过在惰性锂粉分散液中添加单离子导体聚合物可以提供电子导电性，从而加速锂离子的潜入与脱出；通过在惰性锂粉分散液中添加氧化物可以提供在整个电池充放电过程中锂离子消耗后的支撑作用，从而防止充放电后锂粉消耗造成极片与隔膜之间松弛，实现充放电后(即锂粉消耗后)极片与隔膜之间依然能够完全贴合，同时防止电池热失控。本发明采用非接触式喷雾涂布方式可以实现锂粉浆料中锂粉、粘结剂、填料混合物的二次再造粒，实现金属锂粉在负极片上的均匀分散，有效防止锂粉堆积成片，发生析锂。干燥、辊压后得到预锂化负极，可弥补首次充放电过程中的锂消耗，显著提高了负极材料的首次循环效率及容量。同时，该方法可调节涂布厚度，对于预锂化电极上的惰性锂层只有2-5μm，其他的涂布方式会在涂布过程中产生刮痕损坏极片，该方法简单有效，且安全性高。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种实现上述实施例所述方法的装置。根据本发明的实施例，参考附图2，所述装置包括：输料单元、输气单元、喷雾单元10、干燥单元11和辊压单元12。
在本发明的实施例中，参考附图2，所述输料单元包括依次相连的储料罐6(起到储存浆料的作用，同时可以在涂布过程中缓慢搅拌，防止浆料沉降)、压力泵8(提供动力)和浆料流量计9(可以控制浆料流速，从而控制极片预锂量)。
在本发明的实施例中，参考附图2，所述输气单元包括依次相连的惰性气体储存罐1(起到储存惰性气体的作用)、送风机3(提供动力)和气体流量计5(控制进入喷雾单元的气体的流速)。
在本发明的实施例中，参考附图2，所述喷雾单元10分别与所述浆料流量计9和所述气体流量计5相连接，喷雾单元10(进行在造粒)包括相连接的喷头10-1和搅拌罐10-2(可以在涂布过程中缓慢搅拌，防止浆料沉降)。通过用喷头10-1向锂电池负极极片本体的表面上喷涂含惰性锂粉的悬浊液，喷头连接有搅拌罐10-2，搅拌罐内放置有含情性锂粉的悬浊液。
在本发明的实施例中，参考附图2，所述干燥单元11用于干燥所述喷雾单元喷涂惰性锂粉分散液后的负极片。
在本发明的实施例中，参考附图2，所述辊压单元12用于辊压所述干燥单元干燥后的负极片。
根据本发明的一个具体实施例，所述装置进一步包括：气体加热器4，所述气体加热器4设置在所述送风机3和所述气体流量计5之间。由此，气体加热器可以有效蒸发掉一部分有机溶剂，同时气体为惰性气体，也可以有效防止稳定锂粉因高温而被氧化。
根据本发明的再一个具体实施例，所述装置进一步包括：浆料过滤器7，所述浆料过滤器7设置在所述储料罐6和所述压力泵8之间。由此，浆料过滤器可以有效过滤浆料中的团聚颗粒等。
根据本发明的又一个具体实施例，所述装置进一步包括：气体过滤器2，所述气体过滤器2设置在所述惰性气体储存罐1和所述送风机3之间。由此，气体过滤器可以有效阻止异物的进入。
采用上述实施例所述装置制备预锂化负极片的具体过程如下：将锂电池负极极片本体放置在喷雾涂布的传输路径上，在进入干燥以及碾压机之前，分别通过用喷头向锂电池负极极片本体的表面上喷涂含惰性锂粉的悬浊液，喷头连接有搅拌罐，搅拌罐内放置有含惰性锂粉的悬浊液，然后进行真空干燥以及碾压，得到预锂化的负极片。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种预锂化负极片。根据本发明的实施例，所述预锂化负极片是采用以上实施例所述的方法制备得到的或采用上述实施例所述的装置制备得到的。所述预锂化负极片包括锂电池负极电极片及惰性锂层，所述惰性锂层设置在负极片表面，所述惰性锂层是通过非接触式喷雾涂布方式均匀地涂布在负极电极片表面上的。所述惰性锂层包括均匀分散的惰性锂粉、单离子导体聚合物、氧化物、粘结剂。由此，显著提高预锂化负极片的首次循环效率及循环稳定性。
在本发明的第四个方面，本发明提出了一种锂离子电池，所述锂离子电池具有以上实施例所述的预锂化负极片。由此，该锂离子电池具有高效的首次充放电效率、放电容量和循环稳定性。
在本发明的第五个方面，本发明提出了一种电动汽车，所述电动汽车具有以上实施例所述的锂离子电池。由此，该电动汽车具有优异的续航能力，从而满足消费者的使用需求。
下面详细描述本发明的实施例，需要说明的是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。另外，如果没有明确说明，在下面的实施例中所采用的所有试剂均为市场上可以购得的，或者可以按照本文或已知的方法合成的，对于没有列出的反应条件，也均为本领域技术人员容易获得的。
实施例1
将0.015g的全氟磺酸树脂锂和2.5gPVDF溶于200g的DMF(二甲基甲酰胺)中，记为物质L1；其次将1g LiF包覆锂粉(锂粉粒径：D10＝8um)与7.5gβ-Al2O3机械混合均一，记为物质M1；将混合好的M1缓慢的分散在L1溶剂中，氩气保护下机械搅拌20min，在超声处理10min后，转移到喷雾涂布设备上。将锂电池负极极片本体放置在碾压机的传输路径上，在进入碾压机之前，分别通过喷头向锂电池负极极片本体的表面上喷涂含惰性理粉的悬浊液，进行真空干燥后进行碾压，喷涂量控制在0.05mL/s，真空干燥温度为85℃，辊压速度为3m/s，得到均匀补锂的预锂化负极片。其表面锂粉分布电镜图如图3所示(该图中的字母和数字是测试软件自带的，与本申请无关)，从图3中可以看出，锂粉(白色的)可以独立分布，且经辊压后延展与堆积。
实施例2
将0.02g的全氟磺酸树脂锂和3.5gPVDF溶于400g的DMF(二甲基甲酰胺)中，记为物质L1；其次将1g LiF包覆锂粉与9g ZrO2机械混合均一，记为物质M1；将混合好的M1缓慢的分散在L1溶剂中，氩气保护下机械搅拌20min，在超声处理10min后，转移到喷雾涂布设备上，喷涂量控制在0.10mL/s，真空干燥温度为90℃，辊压速度为2m/s，得到均匀补锂的预锂化负极片。
实施例3
将0.025g的全氟磺酸树脂锂和4.5gPVDF溶于600g的DMF(二甲基甲酰胺)中，记为物质L1；其次将1g LiF包覆锂粉与11.5g掺杂Y2O3的ThO2机械混合均一，记为物质M1；将混合好的M1缓慢的分散在L1溶剂中，氩气保护下机械搅拌20min，在超声处理10min后，转移到喷雾涂布设备上，喷涂量控制在0.15mL/s，真空干燥温度为80℃，辊压速度为5m/s，得到均匀补锂的预锂化负极片。
对比例1
对比组为粒径为5um-8um的SiOx，将其按SiOx：CNT：PAA：SBR＝96％：0.5％：2.5％：1％混合匀浆后制成负极极片。
对比例1中的负极极片与实施例1-3中未经预锂化的负极极片本体相同。
将实施例1-3的预锂化负极片以及对比例1的负极极片制成扣电并对其进行测试，得到首次效率以及循环数据，如表1所示；其中扣电池型号CR2430；电解液：LiPF6：EC：DEC：PP：FEC＝1:1.78:3.57:1.4:8；负极配比：PAA 3.0％、SP 1.0％、CMC 3.0％，对电极：纯锂片。
测试结果如表1所示，从表1中可以看出，与对比例1相比，实施例1-3预锂化电池的首次放电容量、首次库伦效率以及4周循环后放电容量明显提升；且，与首次放电容量相比，实施例1-3的4周循环后放电容量的效率接近甚至超过100％。
表1
Figure BDA0002700976020000091
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)

1.一种制备预锂化负极片的方法，其特征在于，包括：
(1)将惰性锂粉、粘结剂、单离子导体聚合物、氧化物和有机溶剂混合，以便得到惰性锂粉分散液；
(2)采用非接触式喷雾涂布方式将所述惰性锂粉分散液喷涂于负极片表面上；
(3)将步骤(2)所得负极片进行干燥，辊压，以便得到预锂化负极片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述惰性锂粉、单离子导体聚合物、氧化物、粘结剂和有机溶剂的质量比为1：(0.01～0.04)：(7～12)：(2～6)：(10～1000)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰亚胺中的至少之一；
任选地，在步骤(1)中，所述单离子导体聚合物为全氟磺酸树脂锂；
任选地，在步骤(1)中，所述氧化物选自ZrO2、掺杂CaO的ZrO2、ThO2、掺杂Y2O3的ThO2、β-Al2O3和LLZTO中的至少之一；
任选地，在步骤(1)中，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯醇、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮和二甲基乙醚中的至少之一；
任选地，在步骤(1)中，所述惰性锂粉的粒径为1-50um；优选地，所述惰性锂粉的粒径为5-25um；
任选地，在步骤(1)中，所述惰性锂粉分散液的粘度为1000～1400Pa.s。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述惰性锂粉分散液在所述负极片表面上喷涂的涂层厚度为2～5μm；
任选地，在步骤(2)中，所述喷涂速度为0.01～0.20mL/s；
任选地，所述负极片中的负极活性物质选自石墨、硅基和锡基材料中的至少之一。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述干燥在真空下进行，所述干燥的温度为80～90℃，所述干燥的时间为120～600min；
任选地，所述辊压的施加压力为0.5～5MPa。
6.一种实现权利要求1～5任一项所述方法的装置，其特征在于，包括：
输料单元，所述输料单元包括依次相连的储料罐、压力泵和浆料流量计；
输气单元，所述输气单元包括依次相连的惰性气体储存罐、送风机和气体流量计；
喷雾单元，所述喷雾单元分别与所述浆料流量计和所述气体流量计相连接；
干燥单元，所述干燥单元用于干燥所述喷雾单元喷涂惰性锂粉分散液后的负极片；
辊压单元，所述辊压单元用于辊压所述干燥单元干燥后的负极片。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，进一步包括：气体加热器，所述气体加热器设置在所述送风机和所述气体流量计之间；
任选地，进一步包括：浆料过滤器，所述浆料过滤器设置在所述储料罐和所述压力泵之间；
任选地，进一步包括：气体过滤器，所述气体过滤器设置在所述惰性气体储存罐和所述送风机之间。
8.一种预锂化负极片，其特征在于，所述预锂化负极片是采用权利要求1～5任一项所述方法制备得到的或者采用权利要求6或7所述装置制备得到的。
9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池具有权利要求8所述的预锂化负极片。
10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车具有权利要求9所述的锂离子电池。
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