CN210576212U - 一种锂离子电池硅基负极极片预锂化装置 - Google Patents

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李平
孙森
何冬林
曲选辉
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Abstract

本实用新型提供了一种锂离子电池硅基负极极片用预锂化装置，属于锂离子电池技术领域，包括电池极片，动力机，金属锂层包覆的下轧辊，上轧辊，清洗槽，放卷机构和收卷机构。该装置将电极片与金属锂棒直接接触进行直接预锂化过程，可通过改变接触压力，接触时间等参数改变预锂化程度。该装置可直接接入现有电池生产工序，实现连续生产；且不涉及金属锂粉，安全性高，可提升硅基负极首次库伦效率，提升电池循环性能。

Description

一种锂离子电池硅基负极极片预锂化装置
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池硅基负极预锂化装置。
背景技术
为了进一步提升锂离子电池的能量密度，硅基负极由于其高的理论容量(3580mAh/g)被作为下一代负极材料而受到广泛研究。但是硅基材料在充放电过程中的存在首次库伦效率偏低，体积效应明显等问题，进一步限制了其商业化应用。锂离子电池首次充放电过程中，电解液与负极材料发生反应，生成固态电解质膜(SEI)，此反应为不可逆反应，消耗的锂离子全部来自正极材料，因此 SEI的形成会造成首次库伦效率(ICE)降低，从而造成电池容量降低。
目前为了解决锂离子电池首次库伦效率低的问题，研究者开发了接触预锂化法，稳定金属锂粉(SLMP)预锂化法，化学还原法，人造SEI膜法，电化学预锂化法，其中接触预锂化法是最为简单高效的一种预锂化方法。
在申请号CN105845894A的专利中，公开了一种湿法预锂化的装置，将锂片，隔膜，负极依次浸入有电解液的电解槽中，使用0.05-2.0C的电流对负极极片进行充电使得负极极片预锂化。该方法涉及外接电源和新电池系统，使预锂化机构和过程复杂。
在公开号CN1290209C的专利中，公开了将惰性金属锂粉(SLMP)混入负极浆料中进行预锂化的办法，该方法中需要使用外力使惰性金属锂粉活化。由于金属锂粉的质量轻及活性大，该方法增加了生产过程中的危险性；
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提出一种锂离子电池硅基负极预锂化装置。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种锂离子电池硅基负极预锂化装置包括电池极片，动力机，金属锂层包覆的下轧辊，上轧辊，清洗槽，放卷机构和收卷机构；
所述的下轧辊和上轧辊平行设置，所述的动力机的传动带与下轧辊连接带动所述下轧辊转动，所述清洗槽在所述下轧辊下方，所述上轧辊在所述下轧辊下方，所述上轧辊与所述下轧辊之间有间隙，所述下传动辊转动方向与电池极片行进方向一致，所述电池极片穿过所述上轧辊与所述下轧辊之间有间隙，直接与所述下轧辊表面金属锂层相接触；
进一步地，上轧辊和下轧辊的宽度大于电极片宽度1-5mm；
进一步地，下轧辊与电池极片的接触方式为点接触，接触压力为1-10MPa，其中所述电池极片行进速度为0.5-2.0mm/min，所述的下轧辊和上轧辊的转动速度为0.5-2.0mm/min；
进一步地，上轧辊和下轧辊通过夹具固定在升降装置上；
进一步地，上轧辊与下轧辊转动速度保持一致；
进一步地，清洗槽中用于清洗与电池极片接触的下轧辊，清洗所使用的液体为基础电解液中的一种或几种。
本实用新型提供的锂离子电池硅基负极预锂化装置包括了电池极片，动力机，金属锂层包覆的下轧辊，上轧辊，清洗槽，放卷机构和收卷机构，该装置将电极片与金属锂棒直接接触进行直接预锂化过程，可通过改变接触压力，接触时间等参数改变预锂化程度。该装置可直接接入现有电池生产工序，实现连续生产；且不涉及金属锂粉，安全性高，可提升硅基负极首次库伦效率，提升电池循环性能。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种锂离子电池硅基负极极片预锂化装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本实用新型。
实施例一
所述的下轧辊(2)和上轧辊(3)平行设置，所述的动力机的传动带与下轧辊(2)连接带动所述下轧辊转动，所述清洗槽(4)在所述下轧辊下方，所述上轧辊在所述下轧辊下方，所述上轧辊(3)与所述下轧辊(2)之间有间隙，所述下轧辊(2)转动方向与电池极片(1)行进方向一致，所述电池极片(1)穿过所述上轧辊(1)与所述下轧辊(2)之间有间隙，直接与所述下轧辊(2)表面金属锂层相接触；
进一步地，本实施例通过升降装置将上轧辊(3)与下轧辊(2)的间隙为 0.2-1.0mm之间，电池极片通过上轧辊(3)与下轧辊(2)之间的间隙，上轧辊 (3)与下轧辊(2)的间隙转动速度保持一致，金属锂棒转动一周后，金属锂棒下部分与清洗槽(4)中的基础电解液接触，清洗金属锂棒表面杂质；
工作时，在惰性气氛保护下，然后将下轧辊(2)的金属锂棒与电池极片的直接接触，接触压力控制在为1-10MPa之间，电池极片(1)的行进速度控制在 0.5-2.0mm/min之间，下轧辊(2)和上轧辊(3)的转动速度控制在0.5-2.0mm/min 之间。本实施例中惰性气体来源于外接气体系统，将整个装置置于惰性气体氛围内，用于保护金属锂棒不被氧化。
进一步地，清洗槽中用于清洗与电池极片接触的下轧辊，清洗所使用的液体为基础电解液中的一种或几种。

Claims (6)

1.一种锂离子电池硅基负极极片用预锂化装置，其特征在于，包括电池极片(1)，动力机，金属锂层包覆的下轧辊(2)，上轧辊(3)，清洗槽(4)，放卷机构(5)和收卷机构(6)；
所述的下轧辊(2)和上轧辊(3)平行设置，所述的动力机的传动带与下轧辊(2)连接带动所述下轧辊(2)转动，所述清洗槽(4)在所述下轧辊(2)下方，所述上轧辊(3)在所述下轧辊(2)下方，所述上轧辊(3)与所述下轧辊(2)之间有间隙，所述下轧辊(2)转动方向与电池极片(1)行进方向一致，所述电池极片穿过所述上轧辊(3)与所述下轧辊(2)之间有间隙，直接与所述下轧辊(2)表面金属锂层相接触。
2.根据权利要求1中所述的锂离子电池硅基负极极片用预锂化装置，其特征在于所述上轧辊(3)和下轧辊(2)的宽度大于电极片宽度1-5mm。
3.根据权利要求1中所述的锂离子电池硅基负极极片用预锂化装置，其特征在于，下轧辊(2)与电池极片(1)的接触方式为点接触，接触压力为1-10MPa，其中所述电池极片行进速度为0.5-2.0mm/min，所述的下轧辊(2)和上轧辊(3)的转动速度为0.5-2.0mm/min。
4.根据权利要求1中所述的锂离子电池硅基负极极片用预锂化装置，其特征在于，装置包括升降固定装置，所述上轧辊(3)和下轧辊(2)通过夹具固定在升降装置上。
5.根据权利要求1中所述的锂离子电池硅基负极极片用预锂化装置，其特征在于，上轧辊(3)与下轧辊(2)转动速度保持一致。
6.根据权利要求1中所述的锂离子电池硅基负极极片用预锂化装置，其特征在于，清洗槽中用于清洗与电池极片接触的下轧辊(2)，清洗所使用的液体为基础电解液中的一种或几种。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114373893A (zh) * 2022-01-07 2022-04-19 中国第一汽车股份有限公司 一种连续电极的制备系统装置及其制备方法和应用

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