CN113540406A - 一种用于负极补锂的锂膜及其制备装置、制备方法和应用 - Google Patents
一种用于负极补锂的锂膜及其制备装置、制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113540406A CN113540406A CN202110719622.XA CN202110719622A CN113540406A CN 113540406 A CN113540406 A CN 113540406A CN 202110719622 A CN202110719622 A CN 202110719622A CN 113540406 A CN113540406 A CN 113540406A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- film
- base film
- heating
- negative electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
- C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/123—Spraying molten metal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明涉及锂电池领域,公开了一种用于负极补锂的锂膜及其制备装置、制备方法和应用。本发明所述锂膜包括基膜和锂层,所述锂层厚度为1‑10μm;所述基膜厚度6‑20μm,通过本发明提到的制备锂膜的装置及方法制备,同时还提出了一种在负极应用本发明所述锂膜的锂电池。本发明的锂膜具有厚度均匀,易于生产,基膜循环利用的特点;锂膜制备过程中可以通过对电压、注射泵的推进速率、溶剂的选择、喷头喷射液剂的时间等控制锂层的均匀性与厚度,调控锂层表面形貌;同时本发明提到的制备方法还能解决现有锂膜均匀性差,精度难以控制且局部富余锂残留带来后续负极卷制过程中的安全隐患问题等。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池领域,尤其涉及一种用于负极补锂的锂膜及其制备装置、制备方法和应用。
背景技术
硅基负极在首圈充放过程中会形成SEI从而消耗活性锂,导致首圈库伦效率低,对进一步提升能量密度造成阻碍。通过对负极进行补锂是一种有效的提高电池能量密度的方法,目前对负极进行补锂的手段包括采用锂膜/锂粉复合和电化学方法进行预锂。其中,锂膜作为锂源是比较容易产业化的补锂方式,能进行卷对卷的补锂,实现连续生产,该方法对锂带压延后的厚度以及均匀性要求非常高。使用锂膜预锂的方法通常伴随锂带压延的技术,其压延效果将直接影响对负极预锂的效率。
目前锂膜制成的方式是采用将锂带压延至基膜上,再从基膜转移至负极片上。通过压延很难制备厚度小于5μm且均匀性非常好的超薄锂带。并且,通过压延使锂带变薄时强度会降低,在实际生产中会出现断带,难以实现连续生产。此外,在压延过程中由于锂膜边缘起鼓等问题导致该过程难以控制精度,其厚度一致性难以保证,致使其在与负极卷覆合时,会导致负极锂化的程度不一,实际的补锂量难以精确控制,而局部位置无法消耗的富余的锂对后续负极卷加工制成带来较大的操作困难和安全隐患。基于目前的技术无法通过压延的方法制备较宽的锂膜,使对需要进行补锂的负极也受到了尺寸的限制。
公开号CN112170488A,公开了一种用于锂膜成形的机构以及用于极片补锂的装置。用于锂膜成形的机构包括第一隔离膜提供机构、第二隔离膜提供机构、润滑性物质施加机构、锂带提供机构、两个轧辊,第一隔离膜提供机构用于向两个轧辊提供第一隔离膜,第二隔离膜提供机构用于向两个轧辊提供第二隔离膜,锂带提供机构能够使锂带位于第一隔离膜和第二隔离膜之间,并用于向两个轧辊提供锂带,润滑性物质施加机构用于向进入两个轧辊之前的第一隔离膜和/或第二隔离膜面向锂带的表面施加润滑性物质,两个轧辊用于轧制第一隔离膜、锂带及第二隔离膜,以将锂带轧制成锂箔且使锂箔粘附在第二隔离膜上而形成锂膜。通过设置润滑性物质施加机构,轧制力降低,从而实现隔离膜的重复利用。
公开号CN109390548A,公开了一种二次电池负极、其制备方法和包括该负极的二次电池。二次电池负极由集流体和位于集流体单面或双面的锂膜和/或锂复合材料膜组成,锂膜或锂复合材料膜的厚度范围为大于等于1微米至小于40微米。制备二次电池负极的方法包括:通过真空镀膜,在集流体的单面或双面上形成锂膜和/或锂复合材料膜。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种用于负极补锂的锂膜及其制备装置、制备方法和应用。本发明的锂膜具有厚度均匀,易于生产,基膜循环利用的特点。本发明所用装置和试剂,如无特指均为公开技术中的装置和试剂。
本发明的具体技术方案为:一种负极卷补锂所需的锂膜,所述锂膜包括基膜和锂层,所述锂层厚度为1-10μm;所述基膜厚度6-20μm。
得到的锂膜包括基膜和锂层,锂层厚度均匀,可使锂膜在与负极复合过程中能被完全消耗,提高补锂效率,降低由于局部富余锂残留导致后续制成的危险性,基膜可回收重复利用,降低成本。
本发明提供了制备上述锂膜的装置,包括注射泵,高压电源,移动平台,基膜和加热平台,所述注射泵包括注射泵喷头,所述注射泵喷头贯穿移动平台,移动平台连接高压电源正极,高压电源负极连接基膜,基膜连接加热平台,还包括用于注射泵的加热部件。
本发明利用静电喷雾干燥方式在基材上镀锂制备超薄锂膜。鉴于锂颗粒在基膜表面沉积的结合力较低,因此本发明添加了用于注射泵的泵体的加热部件,确保注射泵中的金属锂处于液态小液滴状态。使用时,首先将配置好的液剂置入注射泵,其次使装置处于惰性气体保护氛围中,加热融化金属锂,这里所用溶剂选择原则为沸点略低于金属锂,且不与金属锂反应的物质,液剂在注射泵中加热到金属锂的熔点时溶剂处于一个略微过热状态,然后再在移动平台和基膜之间施加高压电源,并以均匀的速率推动注射泵,注射泵喷出的液滴带有正电荷,在电场作用下沉积到带负电的基膜上。由于喷出的液滴为微米级液滴,表面包裹的溶剂处于过热状态,蒸发速度大,当液滴到达基膜表面时,溶剂含量低,并且由于喷出的溶剂液滴中包含的金属锂为熔融状态,注射泵喷头贯穿移动平台并且能够随着移动平台运动,调整移动平台与基膜的距离,使锂微液滴达到基膜时仍为液态,与基膜具有较好的结合力,随后在基膜上凝固成固态。移动平台改变了与基膜的间距,还改变了喷头的喷射面积,确保锂膜沉积的均匀性。高压电源的电压大小和推动注射泵的速率用于控制锂层厚度和均匀性。
作为优选,所述加热部件为包覆于注射泵泵体的加热套;所述注射泵喷头的内径为0.2-0.3mm,外径为0.45-0.55mm;所述注射泵泵体(1)为不锈钢材质。
为了使注射泵内的液剂受热均匀,本发明优选在注射泵泵体添加加热套,并且为了保证喷出液滴的大小,保障锂层沉积的均匀性,本发明所用注射泵喷头的内径为0.2-0.3mm;此外,本发明采用的注射泵泵体为不锈钢材质,保证注射泵能够耐受加热套的加热作用。
本发明还提供了一种利用上述任一项装置制备上述锂膜的方法,包括以下步骤:
(1)对基膜进行预处理和后处理;
(2)将金属锂颗粒均匀分散于溶剂中获得均一悬浊液,将悬浊液加入到注射泵内并加热至180℃-185℃,获得含熔融锂液滴的液剂;
(3)惰性气体保护下,在移动平台和基膜之间施加高压电源,随后以均匀的速率推动注射泵,注射泵喷头喷出含熔融锂的液剂液滴,液滴在电场作用下在基膜表面沉积锂层,形成锂膜;
(4)通过加热平台加热步骤(3)所得锂膜至120-160℃并保温处理,冷却后获得锂膜成品。
预处理和后处理是为了增强锂层与基膜的结合力,保障锂膜的均匀性,防止锂膜脱落。将金属锂颗粒均匀分散于溶剂中制备含金属锂颗粒的悬浮液,随后将悬浊液加入到注射泵内,锂的熔点为180℃,为获得悬浮于溶剂的熔融金属锂,本发明通过加热套将注射泵加热至180℃-185℃。随后在惰性气体保护下,在移动平台和基膜之间施加高压电源,形成了高压电场,然后以均匀的速率推动注射泵,喷头喷出含熔融金属锂的微液滴,微液滴带有正电,并且在电场作用下沉积于基膜表面,形成锂层。将锂膜加热至120-160℃并保温主要为两个作用,其一在于消除镀层的内应力,其二在于蒸发剩余的溶剂。
作为优选,所述基膜为耐高温高分子薄膜基膜、超薄纤维纸基膜、石墨纸基膜、纳米纸和高分子与纤维复合超薄薄膜基膜中的一种。
作为优选,步骤(1)所述基膜预处理的方式为机械处理、化学处理、表面改性剂处理、火焰处理、等离子体处理、表面接枝和表面涂覆中的一种或多种;步骤(1)所述基膜后处理方式为表面改性处理,所述表面改性处理为用硅烷偶联剂浸渍基膜。
为了增强锂层与基膜的结合度,本发明对基膜进行了预处理,主要为了增加表面孔隙等,最后用表面改性剂如硅烷偶联剂进行处理,主要是为了增大基膜表面与锂的亲和性,减小喷射到基膜的锂液与基膜的接触角,进一步增强锂层结合力。
作为优选,步骤(2)所述金属锂颗粒的粒径小于10μm;所述的溶剂为十烷。
溶剂的选择主要原则是不与金属锂发生反应,其次考虑溶剂沸点,优选沸点稍低于金属锂的十烷。溶剂的选择可以控制锂层的厚度。
作为优选,步骤(3)所述高压电源的电压为15-25kV;所述惰性气体为氩气。
作为优选,步骤(4)所述的加热平台加热基膜的保温时间为2-4h。
本发明最后还提出了一种在负极应用上述锂膜的锂电池。
与现有技术对比,本发明的有益效果是:
1.本发明的锂膜具有厚度均匀,易于生产,基膜循环利用的特点;
2.通过对电压、注射泵的推进速率、溶剂的选择、喷头喷射液剂的时间等控制锂膜中锂层的均匀性与厚度,调控锂层表面形貌;
3.能解决现有锂膜均匀性差,精度难以控制且局部富余锂残留带来后续负极卷制过程中的安全隐患等问题;
4.本发明提供的方法可以制备尺寸较宽的锂膜,需要进行补锂的负极的尺寸不受限制。
附图说明
图1是制备本发明所述锂膜的装置结构示意图;
附图标记为:
1.注射泵泵体,2.高压电源,3.移动平台,4.基膜,5.加热平台,6.注射泵喷头,7.加热部件。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。在本发明中所涉及的装置、试剂和方法,若无特指,均为本领域公知的装置、试剂和方法。
首先,组装本发明的锂膜制备装置,如图1所示,注射泵泵体1包覆于加热部件7,注射泵喷头6贯穿移动平台3,移动平台3连接高压电源2正极,高压电源2负极连接基膜4,基膜4连接加热平台5。
实施例1:
制备正极:将95%的NCM811,3%导电剂和2%粘结剂溶于NMP中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铝箔上,加热烘干辊压后制成正极;
制备负极:将石墨复合材料,1.5%导电剂和3%粘结剂溶于水系或油系溶剂中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铜箔上,加热烘干辊压后制成负极;
制备隔膜:商用陶瓷涂覆的PE隔膜;
制备电解液:适用于硅基负极的商用电解液(含FEC);
制备锂膜:
(1)对石墨纸基膜进行化学处理,然后再浸入硅烷偶联剂做后处理;
(2)将粒径小于10μm金属锂颗粒均匀分散于十烷中获得均一悬浊液,将悬浊液加入到注射泵内并加热至180℃,获得含熔融锂液滴的液剂;
(3)惰性气体保护下,在移动平台和基膜之间施加20kV的高压电源,随后以均匀的速率推动注射泵,注射泵喷头喷出含熔融锂的液剂液滴,液滴在电场作用下在基膜表面沉积锂层,形成锂膜,喷射时间为3h;
(4)通过加热平台加热步骤(3)所得锂膜至150℃,并保温3h获得锂膜成品;
制备预锂后的负极:将制得的锂膜与负极复合后得到预锂化的负极;
制备锂离子电池1:把所制备的正极极片、隔膜以及预锂后的负极极片叠片后形成裸电芯,经过封装、注液、化成,抽气、成型制得锂离子电池。
实施例2:(与实施例1的不同点在于,制备锂膜时施加电压不同)
制备正极:将95%的NCM811,3%导电剂和2%粘结剂溶于NMP中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铝箔上,加热烘干辊压后制成正极;
制备负极:将石墨材料,1.5%导电剂和3%粘结剂溶于水系或油系溶剂中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铜箔上,加热烘干辊压后制成负极;
制备隔膜:商用陶瓷涂覆的PE隔膜;
制备电解液:适用于硅基负极的商用电解液(含FEC);
制备锂膜:
(1)对石墨纸基膜进行化学处理,然后再浸入硅烷偶联剂做后处理;
(2)将粒径小于10μm金属锂颗粒均匀分散于十烷中获得均一悬浊液,将悬浊液加入到注射泵内并加热至180℃,获得含熔融锂液滴的液剂;
(3)惰性气体保护下,在移动平台和基膜之间施加15kV的高压电源,随后以均匀的速率推动注射泵,注射泵喷头喷出含熔融锂的液剂液滴,液滴在电场作用下在基膜表面沉积锂层,形成锂膜,喷射时间为3h;
(4)通过加热平台加热步骤(3)所得锂膜至150℃,并保温3h获得锂膜成品;
制备预锂后的负极:将制得的锂膜与负极复合后得到预锂化的负极;
制备锂离子电池2:把所制备的正极极片、隔膜以及预锂后的负极极片叠片后形成裸电芯,经过封装、注液、化成,抽气、成型制得锂离子电池。
实施例3:(与实施例1的不同点在于,制备锂膜时施加电压不同)
制备正极:将95%的NCM811,3%导电剂和2%粘结剂溶于NMP中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铝箔上,加热烘干辊压后制成正极;
制备负极:将石墨材料,1.5%导电剂和3%粘结剂溶于水系或油系溶剂中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铜箔上,加热烘干辊压后制成负极;
制备隔膜:商用陶瓷涂覆的PE隔膜;
制备电解液:适用于硅基负极的商用电解液(含FEC);
制备锂膜:
(1)对石墨纸基膜进行化学处理,然后再浸入硅烷偶联剂做后处理;
(2)将粒径小于10μm金属锂颗粒均匀分散于十烷中获得均一悬浊液,将悬浊液加入到注射泵内并加热至180℃,获得含熔融锂液滴的液剂;
(3)惰性气体保护下,在移动平台和基膜之间施加25kV的高压电源,随后以均匀的速率推动注射泵,注射泵喷头喷出含熔融锂的液剂液滴,液滴在电场作用下在基膜表面沉积锂层,形成锂膜,喷射时间为3h;
(4)通过加热平台加热步骤(3)所得锂膜至150℃,并保温3h获得锂膜成品;
制备预锂后的负极:将制得的锂膜与负极复合后得到预锂化的负极;
制备锂离子电池3:把所制备的正极极片、隔膜以及预锂后的负极极片叠片后形成裸电芯,经过封装、注液、化成,抽气、成型制得锂离子电池。
实施例4:(与实施例1的不同点在于,制备锂膜时的基膜材料不同)
制备正极:将95%的NCM811,3%导电剂和2%粘结剂溶于NMP中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铝箔上,加热烘干辊压后制成正极;
制备负极:将石墨材料,1.5%导电剂和3%粘结剂溶于水系或油系溶剂中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铜箔上,加热烘干辊压后制成负极;
制备隔膜:商用陶瓷涂覆的PE隔膜;
制备电解液:适用于硅基负极的商用电解液(含FEC);
制备锂膜:
(1)对高分子薄膜基膜进行化学处理,然后再浸入硅烷偶联剂做后处理;
(2)将粒径小于10μm金属锂颗粒均匀分散于十烷中获得均一悬浊液,将悬浊液加入到注射泵内并加热至180℃,获得含熔融锂液滴的液剂;
(3)惰性气体保护下,在移动平台和基膜之间施加20kV的高压电源,随后以均匀的速率推动注射泵,注射泵喷头喷出含熔融锂的液剂液滴,液滴在电场作用下在基膜表面沉积锂层,形成锂膜,喷射时间为3h;
(4)通过加热平台加热步骤(3)所得锂膜至160℃,并保温3h获得锂膜成品;
制备预锂后的负极:将制得的锂膜与负极复合后得到预锂化的负极;
制备锂离子电池4:把所制备的正极极片、隔膜以及预锂后的负极极片叠片后形成裸电芯,经过封装、注液、化成,抽气、成型制得锂离子电池。
实施例5:(与实施例1的不同点在于,制备锂膜时的锂膜保温温度不同)
制备正极:将95%的NCM811,3%导电剂和2%粘结剂溶于NMP中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铝箔上,加热烘干辊压后制成正极;
制备负极:将石墨材料,1.5%导电剂和3%粘结剂溶于水系或油系溶剂中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铜箔上,加热烘干辊压后制成负极;
制备隔膜:商用陶瓷涂覆的PE隔膜;
制备电解液:适用于硅基负极的商用电解液(含FEC);
制备锂膜:
(1)对石墨纸基膜进行化学处理,然后再浸入硅烷偶联剂做后处理;
(2)将粒径小于10μm金属锂颗粒均匀分散于十烷中获得均一悬浊液,将悬浊液加入到注射泵内并加热至180℃,获得含熔融锂液滴的液剂;
(3)惰性气体保护下,在移动平台和基膜之间施加15kV的高压电源,随后以均匀的速率推动注射泵,注射泵喷头喷出含熔融锂的液剂液滴,液滴在电场作用下在基膜表面沉积锂层,形成锂膜,喷射时间为3h;
(4)通过加热平台加热步骤(3)所得锂膜至160℃,并保温3h获得锂膜成品;
制备预锂后的负极:将制得的锂膜与负极复合后得到预锂化的负极;
制备锂离子电池5:把所制备的正极极片、隔膜以及预锂后的负极极片叠片后形成裸电芯,经过封装、注液、化成,抽气、成型制得锂离子电池。
实施例6:(与实施例1的不同点在于,正极材料不同)
制备正极:将90%的LiFeO4,3%导电剂和2%粘结剂溶于NMP中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铝箔上,加热烘干辊压后制成正极;
制备负极:将石墨复合材料,1.5%导电剂和3%粘结剂溶于水系或油系溶剂中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铜箔上,加热烘干辊压后制成负极;
制备隔膜:商用陶瓷涂覆的PE隔膜;
制备电解液:适用于硅基负极的商用电解液(含FEC);
制备锂膜:
(1)对石墨纸基膜进行化学处理,然后再浸入硅烷偶联剂做后处理;
(2)将粒径小于10μm金属锂颗粒均匀分散于十烷中获得均一悬浊液,将悬浊液加入到注射泵内并加热至180℃,获得含熔融锂液滴的液剂;
(3)惰性气体保护下,在移动平台和基膜之间施加20kV的高压电源,随后以均匀的速率推动注射泵,注射泵喷头喷出含熔融锂的液剂液滴,液滴在电场作用下在基膜表面沉积锂层,形成锂膜,喷射时间为3h;
(4)通过加热平台加热步骤(3)所得锂膜至150℃,并保温3h获得锂膜成品;
制备预锂后的负极:将制得的锂膜与负极复合后得到预锂化的负极;
制备锂离子电池6:把所制备的正极极片、隔膜以及预锂后的负极极片叠片后形成裸电芯,经过封装、注液、化成,抽气、成型制得锂离子电池。
对比例1:
制备正极:将95%的NCM811,3%导电剂和2%粘结剂溶于NMP中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铝箔上,加热烘干辊压后制成正极;
制备负极:将石墨复合材料,1.5%导电剂和3%粘结剂溶于水系或油系溶剂中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铜箔上,加热烘干辊压后制成负极;
制备隔膜:商用陶瓷涂覆的PE隔膜;
制备电解液:适用于硅基负极的商用电解液(含FEC);
制备锂离子电池7:把所制备的正极极片、隔膜以及负极极片叠片后形成裸电芯,经过封装、注液、化成,抽气、成型制得锂离子电池。
对比例2:
制备正极:将90%的LiFeO4,3%导电剂和2%粘结剂溶于NMP中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铝箔上,加热烘干辊压后制成正极;
制备负极:将石墨材料,1.5%导电剂和3%粘结剂溶于水系或油系溶剂中混合搅拌制成浆料后,涂覆在铜箔上,加热烘干辊压后制成负极;
制备隔膜:商用陶瓷涂覆的PE隔膜;
制备电解液:适用于硅基负极的商用电解液(含FEC);
制备锂离子电池8:把所制备的正极极片、隔膜以及预锂后的负极极片叠片后形成裸电芯,经过封装、注液、化成,抽气、成型制得锂离子电池。
对上述实施例1-6与对比例1-2的电池进行测试,以0.1C恒流充电至4.25V,转恒压充电至电流≤0.05C,然后以0.1C放电至2.8V,计算首次库伦效率。以0.3C恒流充电至4.25V,转恒压充电至电流≤0.05C,然后以0.3C放电至2.8V,标定容量。结果见表1。
表1
由表1结果可知,通过对比实施例1-6与对比例1-2的结果可以看到使用预锂化后放电容量和首圈库伦效率得到较大提升,这是由于实施例1-6中,首次充放电过程中导致的不可逆容量引起的负极活性锂损失得到了补充。鉴于NMC材料本身的性质与LFP具有差异,因此这两类材料作为正极时会表现出差异,但是两种材料做正极,预锂化后的负极电池均对应表现出了较大的性能提高。此外,基膜的材料,制备锂层时的电压以及制备锂层时的保温时间均会对实验结果产生影响,总体而言,实施例1为本发明的优选方案。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效试剂变换,均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种负极卷补锂所需的锂膜,其特征在于,所述锂膜包括基膜和锂层,所述锂层厚度为1-10μm;所述基膜厚度6-20μm。
2.一种如权利要求1所述的锂膜的制备装置,包括注射泵,高压电源(2),移动平台(3),基膜(4)和加热平台(5),所述注射泵包括注射泵泵体(1)和注射泵喷头(6),所述注射泵喷头(6)贯穿移动平台(3),移动平台(3)连接高压电源(2)正极,高压电源(2)负极连接基膜(4),基膜(4)连接加热平台(5),其特征在于,还包括用于注射泵的加热部件(7)。
3.如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述加热部件(7)为包覆于注射泵泵体(1)的加热套;所述注射泵喷头(6)的内径为0.2-0.3mm,外径为0.45-0.55mm;所述注射泵泵体(1)为不锈钢材质。
4.一种利用如权利要求2-3任一所述装置制备锂膜的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)对基膜进行预处理和后处理;
(2)将金属锂颗粒均匀分散于溶剂中获得均一悬浊液,将悬浊液加入到注射泵内并加热至180℃-185℃,获得含熔融锂的液剂;
(3)惰性气体保护下,在注射泵喷头(6)和基膜(4)之间施加高压电源(2),随后以均匀的速率推动注射泵,注射泵喷头(6)喷出含熔融锂的液剂液滴,液滴在基膜(4)表面沉积锂层,蒸发溶剂后冷却获得锂膜;
(4)通过加热平台加热步骤(3)所得锂膜至120-160℃并保温处理,冷却后获得锂膜成品。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述基膜为耐高温高分子薄膜基膜、超薄纤维纸基膜、石墨纸基膜、纳米纸和高分子与纤维复合超薄薄膜基膜中的一种。
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述基膜预处理的方式为机械处理、化学处理、表面改性剂处理、火焰处理、等离子体处理、表面接枝和表面涂覆中的一种或多种;步骤(1)所述基膜后处理方式为表面改性处理,所述表面改性处理为用硅烷偶联剂浸渍基膜。
7.如权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述金属锂颗粒的粒径小于10μm;所述的溶剂为十烷。
8.如权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述高压电源的电压为15-25 kV;所述惰性气体为氩气。
9.如权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述的加热平台加热基膜的保温时间为2-4 h。
10.一种锂电池,其特征在于,所述锂电池的负极与权利要求1所述的锂膜复合。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110719622.XA CN113540406A (zh) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 一种用于负极补锂的锂膜及其制备装置、制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110719622.XA CN113540406A (zh) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 一种用于负极补锂的锂膜及其制备装置、制备方法和应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113540406A true CN113540406A (zh) | 2021-10-22 |
Family
ID=78097028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110719622.XA Pending CN113540406A (zh) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 一种用于负极补锂的锂膜及其制备装置、制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113540406A (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203415654U (zh) * | 2013-09-04 | 2014-01-29 | 东莞新能源科技有限公司 | 锂离子电池负极极片处理装置 |
CN105493233A (zh) * | 2012-11-30 | 2016-04-13 | 山田尖端科技公司 | 抗蚀膜形成装置及其方法 |
CN112368404A (zh) * | 2018-06-29 | 2021-02-12 | 应用材料公司 | 液态锂供应和调节 |
CN112652860A (zh) * | 2019-09-25 | 2021-04-13 | 北京车和家信息技术有限公司 | 一种隔膜及其制备方法、锂离子电池 |
-
2021
- 2021-06-28 CN CN202110719622.XA patent/CN113540406A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105493233A (zh) * | 2012-11-30 | 2016-04-13 | 山田尖端科技公司 | 抗蚀膜形成装置及其方法 |
CN203415654U (zh) * | 2013-09-04 | 2014-01-29 | 东莞新能源科技有限公司 | 锂离子电池负极极片处理装置 |
CN112368404A (zh) * | 2018-06-29 | 2021-02-12 | 应用材料公司 | 液态锂供应和调节 |
CN112652860A (zh) * | 2019-09-25 | 2021-04-13 | 北京车和家信息技术有限公司 | 一种隔膜及其制备方法、锂离子电池 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Li et al. | Progress in solvent-free dry-film technology for batteries and supercapacitors | |
CN110462093B (zh) | 通过常压等离子体沉积制造阳极元件的方法、阳极元件及包括该元件的锂离子电池和蓄电池 | |
US20180108904A1 (en) | Method for the production of electrodes for fully solid batteries | |
JP5383463B2 (ja) | 全固体リチウムイオン二次電池の製造方法 | |
US10577709B2 (en) | Method for producing dense thin films by electrophoresis | |
CN113438986B (zh) | 全固体电池的制造方法 | |
CN107078266B (zh) | 涂布锂二次电池组的活性电极材料粒子 | |
CN202259533U (zh) | 锂离子电池的极片及锂离子电池 | |
US20180277826A1 (en) | Combination of plasma coating and spray coating for lithium battery electrode fabrication | |
KR101889236B1 (ko) | 활물질 건조 분말을 기재로 하는 리튬 이온 이차 전지용 전극 시트의 제조 방법 | |
US20210384484A2 (en) | Method for manufacturing all-solid-state battery | |
CN102303007A (zh) | 锂离子电池极片的涂布方法锂离子电池极片锂离子电池 | |
KR101678748B1 (ko) | 금속 나트륨으로 피복된 전극의 제조 방법 | |
US12113201B2 (en) | Method for manufacturing all-solid-state battery | |
CN110165152A (zh) | 固态正极复合材料、其制备方法与应用 | |
WO2024055444A1 (zh) | 一种三维锂负极及其制备方法和锂电池 | |
CN111864183B (zh) | 一种电极的制备方法及制得的电极和应用 | |
CN113497217B (zh) | 电极及其制备方法、电池 | |
CN113540406A (zh) | 一种用于负极补锂的锂膜及其制备装置、制备方法和应用 | |
CN115425236B (zh) | 复合集流体及其制备方法和装置 | |
KR20140028893A (ko) | 이중 코팅을 이용한 전극의 제조방법 및 이 방법에 의하여 제조된 전극 | |
CN116247157A (zh) | 一种干法制备全固态电池的方法和全固态电池 | |
JP3997606B2 (ja) | 二次電池用電極板、およびその二次電池用電極板の製造方法 | |
CN114335707A (zh) | 一种全固态电池及其制备方法 | |
US20170324077A1 (en) | Plasma battery electrode coating on current collector pretreated with conducive material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211022 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |