一种复合极片的制备方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411539932.3 | 申请日 | 2024-10-31 |
| 公开(公告)号 | CN119400809A | 公开(公告)日 | 2025-02-07 |
| 申请人 | 江西赣锋锂电科技股份有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 黄晓伟; 林旺; 卓嘉鑫; 蓝天锡; | 第一发明人 | 黄晓伟 |
| 权利人 | 江西赣锋锂电科技股份有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 江西赣锋锂电科技股份有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：江西省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：江西省新余市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：江西省新余市高新区阳光大道2551号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：338000 |
| 主IPC国际分类 | H01M4/139 | 所有IPC国际分类 | H01M4/139 ; H01M10/0525 ; H01M10/058 ; H01M4/04 ; G01N21/63 ; G01N23/223 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 8 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 专利代理人 | ||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种复合极片的制备方法，涉及锂 电池 技术领域，包括以下步骤，S1、在负极片或者 铜 箔上覆 合金 属锂，制备复合极片；S2、对S1所得到的复合极片进行成分分析，确定其中的金属锂含量；S3、根据S2分析结果，调整设备参数，制备锂含量在预设范围的复合极片；S4、采用正极片，隔膜、 电解 液和S3得到的所述复合负极片制备 锂离子电池 ，所述步骤S1中，负极片成分包括活性物质、粘结剂、导电剂，其中活性物质包括人造 石墨 、天然石墨、软 碳 、硬碳、 硅 碳、硅 氧 、 钛 酸锂中的一种或多种的组合，所述步骤S1中，铜箔包括光箔，微孔铜箔、涂碳铜箔中的一种或多种组合；所述铜箔厚3um‑20um。 | ||
| 权利要求 | 1.一种复合极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种复合极片的制备方法技术领域[0001] 本发明涉及通讯设备技术领域，更具体的说，本发明涉及一种复合极片的制备方法。 背景技术[0002] 近年来，便携式电子产品、新能源汽车、智能电网、分布式储能、物联网等快速发展，不断对锂离子电池各项性能提出更高要求，其中电池循环性能和能量密度的提升最为迫切。锂离子电池化成过程中锂离子在负极表面生成SEI膜消耗活性锂，导致电池容量损失，通过提前引入锂离子可补偿活性锂，达到提升锂离子电池能量密度的效果。目前使用最广泛的石墨负极的不可逆容量损失大于6%，而对于具有高克容量的硅基负极，不可逆容量损失甚至高达10%～20% 以上。提前引入锂离子进行补锂，能够改善低首效的短板，充分发挥其高容量的优势，进一步提升电池循环性能和能量密度，极大促进锂离子电池的发展。同时另一形态的锂离子电池‑‑固态电池由于优异的能量密度和安全性能也逐渐引起重视，但是目前固态电池的金属锂负极还存在一些技术难点需攻克，如铜锂复合带的制备问题；由于金属锂容量高，不会引入其他物质，是补充锂离子最为理想的材料，包括金属锂粉，金属锂箔，金属锂条，金属锂块等。有研究者将纯锂粉或者碳酸锂包覆后的锂粉加入负极浆料中搅拌，但这与目前负极制浆过程的水性溶剂不兼容，且存在安全隐患。还有研究在负极片上通过蒸镀或者压延的方式覆合一层金属锂箔，但是锂箔厚度难以控制，容易在覆合锂箔或者蒸镀锂膜的时候导致锂过量或者过少，均不利于电芯性能的发挥。同理，在制备铜锂复合带也面临相同的问题，无法准确判断在制备过程锂箔的含量； 基于上述存在难点，本发明提供一种新的策略，在极片或者箔材上覆合金属锂的 过程中同时对极片进行成分分析，实现对极片的在线监测，可以实现在极片或者箔材上定量覆锂。 发明内容[0003] 本发明要解决的技术问题是：在极片或者箔材上覆合金属锂的过程中，，无法准确判断在制备过程锂箔的含量，针对现有技术存在的问题，提供了一种复合极片的制备方法。 [0004] 本发明的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：一种复合极片的制备方法，包括以下步骤：S1、在负极片或者铜箔上覆合金属锂，制备复合极片； S2、对S1所得到的复合极片进行成分分析，确定其中的金属锂含量； S3、根据S2分析结果，调整设备参数，制备锂含量在预设范围的复合极片； S4、采用正极片，隔膜、电解液和S3得到的所述复合负极片制备锂离子电池。 [0006] 进一步的优选方案：所述步骤S1中，铜箔包括光箔，微孔铜箔、涂碳铜箔中的一种或多种组合；所述铜箔厚3um‑20um。 [0008] 进一步的优选方案：所述步骤S1中，覆合的金属锂包括锂箔、锂带、锂条、锂块、带孔锂箔、锂合金等中的一种或多种的组合；金属锂厚度0.5um‑100um。 [0010] 进一步的优选方案：所述步骤S2中，复合极片金属锂的含锂量在0.1%‑90%；所述步骤S3中，如分析结果锂含量超过或者低于预设标准，修正S2中温度，极片走速，压力等设备参数，调正极片金属锂含量。 [0012] 进一步的优选方案：所述步骤S4中，隔膜为PVDF涂胶隔膜、陶瓷隔膜、PE基膜、PP基膜的其中一种。 [0013] 本发明的有益效果：本发明通过引进传感器在线监测金属锂含量，可以制备精确金属锂含量的复合极 片，采用该测试方法所制成的电芯，循环性能提升明显，循环提升至8500次，存储性能也有明显改善，电芯测试数据表明，性能稳定，含锂量精确可控，对电芯性能提升明显。 附图说明 [0014] 下面结合附图说明对本发明作进一步说明。 [0016] 图1‑图2中：极卷（1）、复合极片卷（2）、锂金属层（3）、传感器（4）、镀锂设备（5）。 具体实施方式[0017] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图1‑4和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。下述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。 [0018] 请参阅图1‑图4，一种复合极片的制备方法，包括以下步骤：S1、在负极片或者铜箔上覆合金属锂，制备复合极片； 负极片成分包括活性物质、粘结剂、导电剂，其中活性物质包括人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳、硅碳、硅氧、钛酸锂中的一种或多种的组合； 铜箔包括光箔，微孔铜箔、涂碳铜箔中的一种或多种组合，铜箔厚3um‑20um； 铜箔覆合金属锂方式包括压延、蒸镀、磁控溅射中的一种或多种组合； 覆合的金属锂包括锂箔、锂带、锂条、锂块、带孔锂箔、锂合金等中的一种或多种的组合，金属锂厚度0.5um‑100um。 [0019] S2、对S1所得到的复合极片进行成分分析，确定其中的金属锂含量；采用激光诱导击穿光谱仪或X射线荧光光谱仪分析中的一种对复合极片上金属锂 的含量进行分析； 复合极片金属锂的含锂量在0.1%‑90%。 [0020] S3、根据S2分析结果，调整设备参数，制备锂含量在预设范围的复合极片；如分析结果锂含量超过或者低于预设标准，修正S2中温度，极片走速，压力等设备参数，调正极片金属锂含量。 [0021] S4、采用正极片，隔膜、电解液和S3得到的所述复合负极片制备锂离子电池；正极材料包括钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料中的一种或多种的组合； 隔膜为PVDF涂胶隔膜、陶瓷隔膜、PE基膜、PP基膜的其中一种，锂离子电池包括硬壳电池、软包电池、圆柱电池等锂离子电池； 如图1所示，负极片初始状态下呈极卷1状，负极片覆合金属锂时，先通过传输设备对负极片进行放卷，负极片通过镀锂设备5，蒸镀金属锂时镀锂设备5优选为坩埚，坩埚蒸镀使气态锂离子上升到负极片的表面，以此方式进行双层镀锂，在负极片两面形成锂金属层 3，再通过传感器4对在线监测金属锂含量，最后收卷形成复合极片卷2。 [0022] 如图2所示，负极片初始状态下呈极卷1状，负极片覆合金属锂时，先通过传输设备对负极片进行放卷，负极片通过镀锂设备5，压延金属锂时，负极片的上下两侧均设置有金属锂挤出设备，将金属锂挤在负极片的上下两面，再通过辊轴镀锂设备5对其进行压延，形成锂金属层3，同时通过传感器4对在线监测金属锂含量，最后收卷形成复合极片卷2。 [0023] 实施例1，负极片的制备：使用6um铜箔作为基箔，在箔材双面都涂布一定面密度的负极浆料，负极浆料成分比例为石墨：粘结剂：分散剂：导电剂，分别为95%：3%：0.5%：1.5%，然后烘干，辊压后制成负极片1；实施例2，在实施例1的负极片1上使用压延工艺制备预设含锂量为1.5%的复合极 片，命名极片2； 实施例3，在实施例1的负极片1上使用蒸镀工艺制备预设含锂量为0.9%的复合极 片，命名极片3； 实施例4，在铜箔上压延制备预设含锂量为50%的复合极片，命名极片4； 实施例5，电芯的制备：使用磷酸铁锂作为正极材料制备正极片，分别与极片1、极片2、极片3、极片4匹配，然后制备卷绕3.5Ah软包电池，记为电芯1、电芯2、电芯3、电芯4。 [0024] 对上述极片1、极片2、极片3、极片4进行ICP检测分析其金属锂含量，结果如表1所示，结果表明ICP测试结果锂含量与预设值几乎一致，说明该装置可以利用传感器4对极片的锂含量实现在线监控，根据传感器4数据修正覆锂设备，能够准确对极片进行覆锂；对上述实施例5制备电芯1、电芯2、电芯3、电芯4进行性能测试分析，结果如表2所示，电芯2、电芯3、电芯4在使用本文所述的复合极片后，首效较参照组电芯1分别提升5.9%、 4.8%、9.8%，提升较大，几组电芯内阻与未预锂化电芯1几乎一致，循环性能提升明显，电芯2循环提升至8500次，存储性能也有明显改善，电芯测试数据表明，复合极片性能稳定，含锂量精确可控，对电芯性能提升明显。 |
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