CN216054789U - 补锂装置、负电极和电池 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种补锂装置、负电极和电池，所述补锂装置包括补锂槽、电解液、负电极、隔膜和正电极，至少部分所述电解液设置于所述补锂槽内，所述负电极、隔膜和正电极均活动穿设于所述补锂槽内，并使得所述隔膜处于所述负电极和正电极之间，对所述负电极和正电极上施加电压的情况下，所述正电极被配置为对所述负电极补锂。所述补锂装置将所述负电极、隔膜和正电极均活动穿设于所述补锂槽内，所述正电极被配置为对所述负电极补锂。补锂后的所述负电极由于补锂均匀性好、补锂量可控以及安全风险低的特点，可以保持较高的首次效率，而且所述负电极补锂后表面无明显Li₂CO₃等副产物，保证了所述负电极的结构稳定性。

Description

补锂装置、负电极和电池

技术领域

本申请属于电池组件处理技术领域，具体地，本申请涉及一种补锂装置、负电极和电池。

背景技术

随着人们环保意识的不断增强，电动汽车逐渐走入了人们的生活中。锂离子电池作为电动汽车的主要动力组件，为电动汽车的运行提供了保障。

目前市场上应用的锂离子电池多使用石墨作为负极材料，石墨具有结构稳定、倍率性能好、高低温性能和循环性能好的特点。然而石墨的比容量较低。除了石墨材料外，还有一些高理论比容量的材料有望被用于锂离子电池负极，比如硅、锡、铝、锌、锗、锑等单质或其氧化物、氮化物、硫化物、磷化物等，但这些材料首次库伦效率较低，需要进行补锂操作才可以保持较高的首次充放电效率。

目前补锂方式普遍是采用锂粉、锂带或者锂板进行补锂，但锂粉、锂带或者锂板的化学活性很高，燃烧甚至爆炸的风险较大；而且锂粉、锂带或者锂板进行补锂会存在补锂不均匀，不利于电极材料的充放电稳定性。更重要的是，锂粉、锂带或者锂板在补锂过程中会在电极表面形成Li₂CO₃副产物，而Li₂CO₃副产物难以溶解，长期残留在电极表面会影响电池的循环性能。

实用新型内容

本申请实施例的一个目的是提供一种补锂装置、负电极和电池的新技术方案。

根据本申请的第一方面，提供了一种补锂装置，包括：

补锂槽和电解液，至少部分所述电解液设置于所述补锂槽内；

负电极、隔膜和正电极，所述负电极、隔膜和正电极均活动穿设于所述补锂槽内，并使得所述隔膜处于所述负电极和正电极之间，对所述负电极和正电极上施加电压的情况下，所述正电极被配置为对所述负电极补锂。

可选地，所述负电极的两侧均设置有所述隔膜，所述隔膜远离所述负电极的一侧均设置有所述正电极。

可选地，还包括多个预浸润组件，所述预浸润组件设置于所述补锂槽外，所述预浸润组件内填充有所述电解液；

所述预浸润组件分别与所述负电极、隔膜和正电极对应设置，并用于浸润进入所述补锂槽前的所述负电极、隔膜和正电极。

可选地，还包括压力控制组件，所述压力控制组件的一端设置于所述补锂槽内，所述压力控制组件的另一端伸出所述补锂槽；

所述压力控制组件被配置为调节所述补锂槽内的压力。

可选地，还包括电势监测组件，所述电势监测组件靠近所述正电极设置，并用于监测所述正电极的电势和/或所述负电极的电势。

可选地，所述补锂装置的补锂温度范围为0-90℃。

可选地，所述正电极与所述负电极相对，并且所述正电极的边缘超出所述负电极的边缘以形成第一距离，所述第一距离的范围为3-10mm。

可选地，所述正电极与所述隔膜相对，并且所述隔膜的边缘超出所述正电极的边缘以形成第二距离，所述第二距离的范围为5-20mm。

可选地，还包括清洗组件和烘烤组件，所述清洗组件和烘烤组件设置于所述补锂槽外，并用于对补锂后伸出所述补锂槽后的所述负电极进行后处理。

可选地，还包括多个放卷组件和多个收卷组件，所述放卷组件分别与所述负电极、隔膜和正电极对应设置，所述收卷组件分别与所述负电极、隔膜和正电极对应设置。

根据本申请的第二方面，提供了一种负电极，所述负电极通过第一方面所述补锂装置将所述负电极补锂后获得。

根据本申请的第三方面，提供了一种电池，包括第二方面所述的负电极。

本申请实施例的一个技术效果在于：

本申请实施例提供了一种补锂装置，所述补锂装置包括补锂槽、电解液、负电极、隔膜和正电极。所述补锂装置将所述负电极、隔膜和正电极均活动穿设于所述补锂槽内，对所述负电极和正电极上施加电压的情况下，所述正电极被配置为对所述负电极补锂。补锂后的所述负电极由于补锂均匀性好、补锂量可控以及安全风险低的特点，可以保持较高的首次效率，而且所述负电极补锂后表面无明显Li₂CO₃等副产物，保证了所述负电极的结构稳定性。所述负电极在应用于电池后，可以降低电池的内阻，提高电池的首效、能量密度以及循环性能。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的一种补锂装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种补锂装置的负电极、隔膜和正电极的侧视图；

图3为本申请实施例提供的一种补锂装置的负电极、隔膜和正电极的仰视图。

其中：1-补锂槽；2-电解液；3-负电极；4-隔膜；5-正电极；6-预浸润组件；7-压力控制组件；8-电势监测组件；9-清洗组件；10-烘烤组件；11-放卷组件；12-收卷组件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参照图1，本申请实施例提供了一种补锂装置，所述补锂装置包括：

补锂槽1、电解液2、负电极3、隔膜4和正电极5，至少部分所述电解液2设置于所述补锂槽1内，以提供给所述负电极3和所述正电极5之间离子交换的介质。

所述负电极3、隔膜4和正电极5均活动穿设于所述补锂槽1内，并使得所述隔膜4处于所述负电极3和正电极5之间，对所述负电极3和正电极5上施加电压的情况下，所述正电极5被配置为对所述负电极3补锂。而且由于所述负电极3、隔膜4和正电极5均活动穿设于所述补锂槽1内，也就是所述正电极5可以源源不断的穿过所述补锂槽1，进而给源源不断穿过所述补锂槽1的负电极3进行补锂。补锂完成的所述负电极3可以保持较高的首次效率，在应用于电池中时，可以显著提高电池的容量和电池寿命。

具体地，所述补锂装置在进行补锂时，具体通过对所述负电极3和所述正电极5上施加电压来完成，所述正电极5的电势工作区间介于0-4.6V之间，所述负电极3的电势工作区间介于0-2.5V之间，正负电极之间的电压工作区间介于0-5.0V之间。使所述正电极5脱锂，所述正电极5脱出的活性锂离子可以嵌入到所述负电极3的活性组分，进而在所述负电极3的活性组分表面形成SEI膜，SEI膜可以保证电池充放电过程中的电极稳定性，达到所述负电极3补锂的目的。

通过所述正电极5进行补锂时，可以设定最佳补锂温度以及合适的压力，保证了补锂过程电化学反应活性以及正负极片接触紧密性，从而可以在所述负电极3上形成均匀性好和补锂量可控的补锂层，可实现个性化的SEI膜设计，显著提高所述负电极3的首效；补锂后的所述负电极3在应用于电池后，可以降低电池的内阻，提高电池的循环性能，而且所述负电极3补锂后表面无明显Li₂CO₃等副产物，保证了所述负电极3的结构稳定性。

而且相比于以锂金属为锂源的电化学补锂，本申请的所述补锂装置对电解液的适用范围更宽泛。因为以锂金属为锂源时，电解液成分会与锂金属发生化学或电化学反应，使锂金属无法在该过程中使用，直接影响所述负电极3的负极材料首次嵌锂时表面SEI膜的成分。另外，本申请使用的所述正电极5可以为电池产线中未得到利用的正极片或正极材料，或使用失效后电池正极片，这样既不会增加额外成本，同时也使得资源最大化利用。

本申请实施例提供的所述补锂装置将所述负电极3、隔膜4和正电极5均活动穿设于所述补锂槽1内，所述正电极5被配置为对所述负电极3补锂。由于所述正电极5可以源源不断的穿过所述补锂槽1，进而给源源不断穿过所述补锂槽1的负电极3进行补锂。补锂后的所述负电极3由于补锂均匀性好、补锂量可控以及安全风险低的特点，可以保持较高的首次效率，而且所述负电极3补锂后表面无明显Li₂CO₃等副产物，保证了所述负电极3的结构稳定性。所述负电极3在应用于电池后，可以降低电池的内阻，提高电池的首效、能量密度以及循环性能。

另外，所述正电极5的活性组分包括但不限于层状化合物，比如所述正电极5的活性组分可以为镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂铜氧化物和锂锰氧化物中的一种或多种，锂锰氧化物具体如Li_1+xMn_2-xO₄(x的范围为0-0.33)、LiMnO₃、LiMn₂O₃、LiMnO₂等。或者所述正电极5的活性组分还可以为LiV₃O₈、LiFe₃O₄、V₂O₅、Cu₂V₂O₇、LiNi_1-xMxO₂(M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga并且x＝0.01-0.3)、LiMn_2-xM_xO₂(M＝Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta，x＝0.01-0.1)和Li₂Mn₃MO₈(M＝Fe、Co、Ni、Cu或Zn)中的一种或多种。

所述负电极3的活性材料包括但不限于石墨、石墨烯、碳纳米管、SiC、Si、SiOx、LiTiO₃、SnCoC和SnO2中的一种或多种混合。

所述电解液2可以是一种或两种以上锂盐的溶液,其中锂盐可以是含氟锂盐和含硼锂盐中的一种或多种混合，具体还可以为LiCl、LiBr、LiI、LiClO₄、LiBF₄、LiB₁₀Cl₁₀、LiPF₆、LiCF₃SO₃、LiCF₃CO₂、LiAsF₆、LiSbF₆、LiAlCl₄、CH₃SO₃Li、CF₃SO₃Li、(CF₃SO₂)₂NLi、氯硼烷锂、低级脂族羧酸锂和四苯基硼酸锂的一种或多种组合；溶液的溶剂可以是N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯和1,2-二甲氧基乙烷中的一种或多种组合。

可选地，所述负电极3的两侧均设置有所述隔膜4，所述隔膜4远离所述负电极3的一侧均设置有所述正电极5。

具体地，本申请所述负电极3可以进行单面补锂，也可以进行双面补锂。在所述负电极3进行双面补锂的情况下，所述负电极3的补锂效率高且可以实现补锂量的灵活控制。而且所述负电极3两个面可以补充相同单位面积容量的锂，也可以补充不同单位面积容量的锂，具体可以通过所述正电极5的材料类型以及所述负电极3和所述正电极5上施加电压的大小进行调节。另外，所述负电极3或所述正电极5上的极耳个数可以是一个或者多个，也可以是全极耳设计，本申请实施例对比不做限制。

可选地，参见图1，所述补锂装置还包括多个预浸润组件6，所述预浸润组件6设置于所述补锂槽1外，所述预浸润组件6内填充有所述电解液2；

所述预浸润组件6分别与所述负电极3、隔膜4和正电极5对应设置，并用于浸润进入所述补锂槽1前的所述负电极3、隔膜4和正电极5。

具体地，所述负电极3、隔膜4和正电极5在被输送至所述补锂装置内部时，需要先与所述电解液2进行充分浸润，才可以实现对所述负电极3的补锂过程。而多个所述预浸润组件6的设置，可以分别对进入所述补锂槽1前的所述负电极3、隔膜4和正电极5一一进行电解液浸润，具体为一个所述预浸润组件6与一个所述负电极3对应设置，一个所述预浸润组件6与一个所述隔膜4对应设置，一个所述预浸润组件6与一个所述正电极5对应设置，这一浸润过程相对于在所述补锂槽1中的浸润可以称为预浸润，预浸润时间范围在0-60min，从而可以提高所述负电极3、隔膜4和正电极5在所述补锂装置中的电解液浸润性，提升对所述负电极3的补锂效率。另外，所述预浸润组件6也可以与所述负电极3、隔膜4和正电极5形成一对多或者多对一的结构，本申请实施例对比不做限制。

可选地，参见图1，所述补锂装置还包括压力控制组件7，所述压力控制组件7的一端设置于所述补锂槽1内，所述压力控制组件7的另一端伸出所述补锂槽1；

所述压力控制组件7被配置为调节所述补锂槽1内的压力。

具体地，所述压力控制组件7具体可以通过对所述补锂槽1内通入保护气体以调节所述补锂槽1内的压力，使得所述负电极3、隔膜4和正电极5之间的压力范围控制在0-10000Pa,或者多级串联施压的方式，使得所述负电极3、正电极5与所述隔膜4紧密贴合，减少了锂离子液相传输的距离，提高了锂离子扩散与电化学反应速率，离子扩散极化较小，降低了电池体系的内阻，使得所述负电极3的嵌锂更均匀；同时，增大压强也可以提高补锂过程中的反应气体在电解液中的溶液度，减少反应产气，提高补锂均匀性和最终补锂效果。另外，所述压力控制组件7的数量可以为一个、两个或者多个，补锂时的温度设定范围在0-90℃之间，具体为所述补锂槽1中所述电解液2的温度范围在0-90℃之间，以保证所述负电极3的补锂效率。

可选地，参见图1和图3，所述补锂装置还包括电势监测组件8，所述电势监测组件8靠近所述正电极5设置，并用于监测所述正电极5的电势和/或所述负电极3的电势。

具体地，所述电势监测组件8的参比电极可以是金属Li、Pt、Au等或其合金，其中，电势监测组件8的参比电极与所述正电极5之间需通过隔膜隔开，且与所述正电极5处于同一电解液体系中。所述电势监测组件8可以随时监测所述正电极5的电势，以判断所述正电极5部位的锂源是否充足，通过对所述正电极5的电势控制，可以控制所述正电极5放出的锂离子量，也就是控制了所述负电极3获得的锂离子量。另外，所述正电极5给所述负电极3进行补锂的过程中，所述负电极3的电势也在发生变化，所述电势监测组件8同样可以对所述负电极3的电势进行检测，以快速了解所述负电极3的补锂程度。

另外，所述负电极3的补锂过程可采取一种或多种不同的充电电流进行，亦可采取不同电流充电后与不同电流放电交替进行。充放电电流范围控制在0-10C之间(以参与补锂的负电极的总可逆容量设定为1C)，所述负电极3补锂后，所述负电极3的SOC介于0-100％之间(以充电截止电流为0.01C且负电极3电势为0V时的状态为100％SOC)。

可选地，参见图2和图3，所述正电极5与所述负电极3相对，并且所述正电极5的边缘超出所述负电极3的边缘以形成第一距离B，所述第一距离B的范围为3-10mm。

具体地，由于本申请将所述正电极5作为所述负电极3的补锂电极，为了保证所述正电极5可以源源不断地给所述负电极3补锂，可以使所述正电极5中具有的锂源略大于所述负电极3所需要的补锂量。本申请所述正电极5的边缘超出所述负电极3的边缘，在所述正电极5和所述负电极3的厚度以及压实密度相当的情况下，可以充分给所述负电极3补锂，保证所述负电极3的首次效率。

可选地，参见图2和图3，所述正电极5与所述隔膜4相对，并且所述隔膜4的边缘超出所述正电极5的边缘以形成第二距离A，所述第二距离A的范围为5-20mm。

具体地，在所述正电极5为所述负电极3补锂的过程中，需要避免所述负电极3和正电极5的直接接触导致的短路。而所述隔膜4的边缘超出所述正电极5的边缘后，由于所述正电极5的边缘超出所述负电极3的边缘，也就是所述隔膜4的尺寸既大于所述正电极5的尺寸，又大于所述负电极3的尺寸，可以有效的防止所述负电极3和所述正电极5相接触而导致的内部短路。

可选地，参见图1，所述补锂装置还包括清洗组件9和烘烤组件10，所述清洗组件9和所述烘烤组件10设置于所述补锂槽1外，并用于对补锂后伸出所述补锂槽1后的所述负电极3进行后处理。

具体地，所述负电极3在经过所述补锂装置的补锂过程后，由于其具有了较高的首次效率，可以在应用于电池中时保证电池的循环性能和使用寿命。而补锂后的所述负电极3表面附着有较多的电解液和添加剂等物质，为了保证所述负电极3在后续使用过程中的充放电效率和结构稳定性，可以通过所述清洗组件9和烘烤组件10依次对补锂后的所述负电极3进行清洗和烘烤，清洗的温度可以在0-90℃之间，清洗时间可以在0-60min之间，烘烤的温度可以在0-200℃之间，烘烤时所述负电极3表面风速可以在0-25m/s之间，风向与所述负电极3之间的夹角在0-90°之间，烘烤速度可以在0-10m/s之间。经过清洗和烘烤所述负电极3的表面干燥、且无电解液等杂质。保证了所述负电极3在使用过程中的充放电效率和安全性能。

可选地，参见图1，所述补锂装置还包括多个放卷组件11和多个收卷组件12，所述放卷组件11分别与所述负电极3、隔膜4和正电极5对应设置，所述收卷组件12分别与所述负电极3、隔膜4和正电极5对应设置。

具体地，所述放卷组件11可以分别与进入所述补锂槽1之前的所述负电极3、隔膜4和正电极5对应设置，具体可以为一个所述放卷组件11与一个进入所述补锂槽1之前的所述负电极3对应设置，一个所述放卷组件11与一个进入所述补锂槽1之前的所述隔膜4对应设置，一个所述放卷组件11与一个进入所述补锂槽1之前的所述正电极5对应设置；所述收卷组件12可以分别与穿出所述补锂槽1之后的所述负电极3、隔膜4和正电极5对应设置，具体可以为一个所述收卷组件12与一个穿出所述补锂槽1之后的所述负电极3对应设置，一个所述收卷组件12与一个穿出所述补锂槽1之后的所述隔膜4对应设置，一个所述收卷组件12与一个穿出所述补锂槽1之后的所述正电极5对应设置。所述负电极3、隔膜4和正电极5之间的放卷速率可以相同，也可以不同。通过多个放卷组件11和多个收卷组件12的设置，所述正电极5可以源源不断地给所述负电极3进行补锂，使得补锂完成的所述负电极3可以保持较高的首次效率。另外，所述放卷组件11和收卷组件12也可以与所述负电极3、隔膜4和正电极5形成一对多或者多对一的结构，本申请实施例对比不做限制。

本申请所述补锂装置的工作过程为：

将正电极5、隔膜4与负电极3通过放卷组件11传输至预浸润组件6，使得正电极5、隔膜4和负电极3在预浸润组件6中进行电解液的充分浸润，然后通过放卷组件11继续将正电极5、隔膜4和负电极3输送至补锂槽1中，通过正电极5对负电极3进行补锂操作，再通过收卷组件12将正电极5、隔膜4和负电极3拉出补锂槽1，而补锂后的负电极3还需要在清洗组件9和烘烤组件10中进行清洗和烘烤，最后通过收卷组件将正电极5、隔膜4和负电极3进行回收。

放卷组件11和收卷组件12还可以通过调整正电极5、隔膜4和负电极3的位置，使正电极5、隔膜4和负电极3的状态均在工作状态要求范围内(具体可以通过电势监测组件8来判断)。在对负电极3进行补锂的过程中，可以通过压力控制组件7来施加工作压力。在负电极3的补锂工序完成后，可以根据正电极5和隔膜4的状态是否在工作范围内，进而判断是否需要传送新的正电极5和隔膜4。

本申请实施例提供了一种负电极，所述负电极为通过所述补锂装置将所述负电极3补锂后获得。

具体地，由于所述补锂装置将所述负电极3、隔膜4和正电极5均活动穿设于所述补锂槽1内，所述正电极5被配置为对所述负电极3补锂。补锂后的所述负电极3由于补锂均匀性好、补锂量可控以及安全风险低的特点，可以保持较高的首次效率，而且所述负电极3补锂后表面无明显Li₂CO₃等副产物，保证了所述负电极的结构稳定性。

本申请实施例提供了一种电池，所述电池包括所述的负电极。

具体地，由于所述负电极采用负电极3，所述补锂装置将所述负电极3、隔膜4和正电极5均活动穿设于所述补锂槽1内，所述正电极5被配置为对所述负电极3补锂。补锂后的所述负电极3由于补锂均匀性好、补锂量可控以及安全风险低的特点，可以保持较高的首次效率，而且所述负电极3补锂后表面无明显Li₂CO₃等副产物，保证了所述负电极3的结构稳定性。使得所述电池具有较低的内阻，提高了所述电池的首效、能量密度以及循环性能。

下面通过实施例和对比例对本申请的方案作进一步详细的描述。

实施例1

通过补锂装置对负电极进行补锂；

其中，正电极的宽度为120mm，隔膜的宽度为130mm，负电极的宽度为100mm，正电极、隔膜以及负电极在补锂区域有效工作长度均为1.0m；

补锂过程保持温度为45℃，压力设定为700Pa，补锂工步设定为0.1C恒流充电1h，保护电压为5.0V，负电极双面同时补锂。

实施例2

正电极的宽度为250mm，隔膜的宽度为130mm，负电极的宽度为100mm，正电极、隔膜以及负电极在补锂区域有效工作长度均为2.0m；

补锂过程保持温度为65℃，压力设定为800Pa，补锂工步设定为0.1C恒流充电10min，随后0.5C恒流充电10min，保护电压为5.0V，负极片双面同时补锂。

实施例3

正电极的宽度为150mm，隔膜的宽度为110mm，负电极的宽度为90mm，正电极、隔膜以及负电极在补锂区域有效工作长度均为2.0m；

补锂过程保持温度为75℃，压力设定为1000Pa，补锂工步设定为0.2C恒流充电10min，随后1.0C恒流充电10min，保护电压为5.0V，负极片双面同时补锂。

实施例4

正电极的宽度为120mm，隔膜的宽度为130mm，负电极的宽度为100mm，正电极、隔膜以及负电极在补锂区域有效工作长度均为2.5m；

补锂过程保持温度为75℃，压力设定为1000Pa，补锂工步设定为0.2C恒流充电5min，随后1.9C恒流充电5min，保护电压为5.0V，负极片双面同时补锂。

对比例1

以实施例2中补锂前的负电极作为电极。

对比例2

对实施例2中补锂前的负电极进行锂粉涂覆，计算出的锂粉补锂量与实施例2中负电极的补锂量保持一致。

对比例3

对实施例2中补锂前的负电极进行锂带涂覆，计算出的锂带补锂量与实施例2中负电极的补锂量保持一致。

对比例4

利用锂电极对实施例2中补锂前的负电极进行补锂，计算出的补锂量与实施例2中负电极的补锂量保持一致。

对比例5

以实施例3中补锂前的负电极作为电极。

对比例6

以实施例4中补锂前的负电极作为电极。

(一)将实施例与对比例的负电极分别制备成2430尺寸的扣式电池，分别测试扣式电池的比容量、首次效率、倍率性能及50次循环容量保持率，测试方法如下：

比容量与首效：0.1C放电至0.005V，截止电流0.025C，搁置10min后，0.1C充电至1.5V。比容量即为首次充电所计算出活性材料的比容量，首次效率为首次充电容量/首次放电容量。

倍率性能；0.1C放电至0.005V，截止电流0.025C，搁置10min后，0.1C充电至1.5V。随后每次均以0.1C充电至0.005V，截止电流为0.025C后，分别以0.2C、0.5C、1.0C、2.0C进行充电，截止电压为1.5V。不同倍率充电容量/0.1C倍率充电容量计算出的百分比即反映了该倍率下的倍率性能。

50圈循环容量衰减：

0.1C放电至0.005V，截止电流0.025C，搁置10min后，0.1C充电至1.5V。随后以0.5C充电至0.005V，截止电流0.025C，搁置10min后，0.5C充电至1.5V的工步循环50次，计算第51圈充电容量/第2圈充电容量的百分比值即为50圈循环容量衰减。

测试结果如下：

表1比容量与首效测试结果

表2倍率性能测试结果

表3 50圈容量衰减

(二)将实施例与对比例所述负电极分别通过相同工艺制备成电芯，评估电芯的内阻、体积能量密度(VED)以及循环性能。

表4不同实施例与对比例电芯内阻

表5不同实施例与对比例电芯体积能量密度(VED)

表6不同实施例与对比例电芯循环寿命对比

通过本申请所述的补锂方式以及补锂装置处理的负电极相比于没有补锂的对比例负电极(实施例2相比于对比例1，实施例3相比于对比例5，实施例4相比于对比例6)，从表1可以看出，在比容量变化不大的前提下，通过本申请所述的补锂方式以及补锂装置处理的负电极首次效率得到显著提高。

通过本申请所述的补锂方式以及补锂装置处理的负电极相比于对比例中其他方式补锂的负电极(实施例2相比于对比例2-4)，从表2中扣电倍率性能可以看出，使用本申请所述的补锂方式及补锂装置处理的负电极的倍率性能具有一定优势，这也反映了该方法的极片处理可提前形成质量较好的SEI膜，活化负极材料，进而降低内阻，提升动力学性能；同时，从表3可以看出，50圈循环容量剩余率显示本申请所述的补锂方式以及补锂装置处理的负电极与其他方法补锂的电极容量保持率相近。

在制备电芯后的电芯测试中，实验数据对本申请所述的补锂方式以及补锂装置处理的负电极相比于其他方式补锂的负电极的优势，表现的更明显。

具体地，通过本申请所述的补锂方式以及补锂装置处理的负电极相比于没有补锂的对比例负电极(实施例2相比于对比例1，实施例3相比于对比例5，实施例4相比于对比例6)，从表4和表5可以看出，本申请所述的补锂方式以及补锂装置处理的负电极制备的电芯能量密度获得极大提高，电芯内阻降低，循环寿命得到提升。

通过本申请所述的补锂方式以及补锂装置处理的负电极相比于其他方式补锂的负电极(实施例2相比于对比例2-4)，从表4至表6可以看出，本申请所述的补锂方式以及补锂装置处理的负电极制备的电芯能量密度获得提高，电芯内阻降低，循环寿命得到提升。

总而言之，本申请的所述补锂装置所处理的负电极，可使电芯具有较低的内阻，并可有效地在负电极活性材料上形成SEI膜，减少首次充电时活性锂的消耗。本申请补锂装置所处理的负电极可有效地提升电芯能量密度。虽然实施例2与相应的对比例计算的补锂量相同，但相比于锂金属与负电极直接复合或使用锂金属为工作电极进行补锂的情况，本申请的负电极获得的电芯具有较低的内阻以及较高的能量密度和较高的容量保持率。

虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种补锂装置，其特征在于，包括：

补锂槽(1)和电解液(2)，至少部分所述电解液(2)设置于所述补锂槽(1)内；

负电极(3)、隔膜(4)和正电极(5)，所述负电极(3)、隔膜(4)和正电极(5)均活动穿设于所述补锂槽(1)内，并使得所述隔膜(4)处于所述负电极(3)和正电极(5)之间，对所述负电极(3)和正电极(5)上施加电压的情况下，所述正电极(5)被配置为对所述负电极(3)补锂。

2.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，所述负电极(3)的两侧均设置有所述隔膜(4)，所述隔膜(4)远离所述负电极(3)的一侧均设置有所述正电极(5)。

3.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，还包括多个预浸润组件(6)，所述预浸润组件(6)设置于所述补锂槽(1)外，所述预浸润组件(6)内填充有所述电解液(2)；

所述预浸润组件(6)分别与所述负电极(3)、隔膜(4)和正电极(5)对应设置，并用于浸润进入所述补锂槽(1)前的所述负电极(3)、隔膜(4)和正电极(5)。

4.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，还包括压力控制组件(7)，所述压力控制组件(7)的一端设置于所述补锂槽(1)内，所述压力控制组件(7)的另一端伸出所述补锂槽(1)；

所述压力控制组件(7)被配置为调节所述补锂槽(1)内的压力。

5.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，还包括电势监测组件(8)，所述电势监测组件(8)靠近所述正电极(5)设置，并用于监测所述正电极(5)的电势和/或所述负电极(3)的电势。

6.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，所述补锂装置的补锂温度范围为0-90℃。

7.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，所述正电极(5)与所述负电极(3)相对，并且所述正电极(5)的边缘超出所述负电极(3)的边缘以形成第一距离，所述第一距离的范围为3-10mm。

8.根据权利要求1或7所述的补锂装置，其特征在于，所述正电极(5)与所述隔膜(4)相对，并且所述隔膜(4)的边缘超出所述正电极(5)的边缘以形成第二距离，所述第二距离的范围为5-20mm。

9.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，还包括清洗组件(9)和烘烤组件(10)，所述清洗组件(9)和烘烤组件(10)设置于所述补锂槽(1)外，并用于对补锂后伸出所述补锂槽(1)后的所述负电极(3)进行后处理。

10.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，还包括多个放卷组件(11)和多个收卷组件(12)，所述放卷组件(11)分别与所述负电极(3)、隔膜(4)和正电极(5)对应设置，所述收卷组件(12)分别与所述负电极(3)、隔膜(4)和正电极(5)对应设置。

11.一种负电极，其特征在于，所述负电极通过权利要求1-10任一项所述补锂装置将所述负电极(3)补锂后获得。

12.一种电池，其特征在于，包括权利要求11所述的负电极。

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