CN103606644A - 锂离子电池的负极片、隔膜及两者的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及锂离子电池的负极片、隔膜及两者的制造方法，其中，一种锂离子电池的负极片包括负极基片，负极基片的至少一个表面上均涂覆有活性材料层，其特征在于，至少一个活性材料层的表面附有金属锂。当锂离子电池使用本发明负极片后，金属锂会因局部电池的原理发生溶解反应，同时在负极片的活性材料层的表面生成SEI膜，并且有少部分的锂离子嵌入活性材料的内部，从而提高锂离子电池的容量，以克服由于Sn、Si等材料存在较大的不可逆容量，而引起的制造的负极与正极容量的匹配不吻合，正极性能不能完全发挥等问题，使得锂离子电池的容量得到了很大幅度地提高。因此，本发明负极片能提高锂离子电池的容量。

Description

锂离子电池的负极片、隔膜及两者的制造方法
【技术领域】
本发明属于锂离子电池的制造方法技术领域，尤其涉及一种锂离子电池的负极片、隔膜及两者的制造方法。
【背景技术】
锂离子电池是一种具有高电压、能量密度高、循环寿命长和安全性能好等特征的轻便环保型电池，目前已经广泛用于手机、录像机、平板电脑等便携式电子设备并在电动汽车领域也得到了一定的应用。但随着便携式电子设备的微型化，以及电动汽车（EV）和混合电动汽车(HEV)等大功率设备的研发及应用受到了高度的重视，人们对作为电源***的锂离子电池要求具有高容量和高功率的特性。
为了达到高容量和高功率的要求，研究人员对锂离子电池高容量负极材料（如Sn、Si等材料）进行了大量研究，对于由Sn、Si等高容量材料制得的负极极片，在电池的首次充电过程中由于存在较大的不可逆容量而消耗了部分锂源，由此造成正极材料的性能不能完全发挥，从而使电池的容量有大幅度地降低，造成电池的首次效率降低。
为了降低因锂离子电池在首次充电过程中的不可逆容量所引起的电池容量的损失，提高电池的首次效率，目前已有一些文献专利报道了一些解决方法。例如公开号为102916165A的中国专利申请提到在惰性气氛中，将有机锂溶液喷洒或滴加于负极片表面，使有机锂溶液中的锂离子被还原成金属锂并嵌入负极片中，然后干燥负极片。该发明虽然通过将均匀有机锂溶液喷洒或滴加在负极片的表面，实现了“湿法补锂”，从而有效地避免干法补锂时金属锂粉在空气中的漂浮，保证生产安全，而且补锂的量可以通过喷洒或滴加的有机锂溶液的量、喷洒或滴加的时间来加以准确控制，以达到均匀补锂的目的，防止负极片的析锂和变形，提高电池的首次效率，进而提高电池的能量密度。但是由于该法的整个工艺过程都要在惰性气氛中进行，导致工序复杂，对环境要求苛刻，增加负极极片的制作成本。
再如公开号为103208612A的中国专利申请提到一种向锂离子电池负极片双面连续补充锂粉的方法，利用滤网振动洒粉结合静电效应的原理使得锂粉能够均匀、定量、精确地分散在负极片的上下两个表面，并经过辊压操作将补上的锂粉压实到极片表面，从而对负极片起到补锂的作用。该方法虽然能够起到补锂的作用，提高电池的容量，然而由于锂粉较轻，在空气中容易飘浮，会对操作人员造成较大的安全隐患。
另外，申请号JP2008038720的日本专利申请提到利用真空蒸镀的方法在负极片的表面蒸镀一层金属锂层，虽然蒸镀的金属锂层的厚度比金属锂片要薄，然而该过程中蒸镀的金属锂层的厚度难以控制，而且整个过程必须在真空环境下进行，蒸发效率也较低，后续极片的处理也较复杂，生成成本较高。
有鉴于此，确实有必要提供一种制备高容量锂离子电池负极片的方法，该方法在负极制造过程中在负极片的粉末材料内部、或者负极片的表面直接加入少量的金属锂的粉末、金属屑、金属丝或金属线，然后和通常的工序同样经过压光后和隔膜、正极片一起卷绕成电芯，装入通常的软包电池壳内或铝壳内，之后注入电解液，经过放置后，金属锂会因局部电池的原理发生溶解反应，同时电极材料表面生成SEI膜，并且并有少部分的锂离子嵌入活性材料的内部，从而提高锂离子电池的容量；并且能够有效地避免利用锂粉补锂时锂粉在空气中的飘浮，保证生产安全，整个制备过程中工序简单、对环境要求低、成本低、适合企业生产。
【发明内容】
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种锂离子电池的负极片，其能提高锂离子电池的容量。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种锂离子电池的隔膜，操作简单，其能提高锂离子电池的容量。
上述第一个技术问题通过以下技术方案解决：
一种锂离子电池的负极片包括负极集电片，负极集电片的至少一个表面上均涂覆有活性材料层，其特征在于，至少一个活性材料层的表面附有金属锂。
所述金属锂的形状为颗粒、丝状或片状。
丝状或片状的金属锂排列成多个三角形或正方形或菱形或六角形或水平线段或垂直线段。
当锂离子电池使用本发明负极片后，金属锂会因局部电池的原理发生溶解反应，同时在负极片的活性材料层的表面生成SEI膜，并且有少部分的锂离子嵌入活性材料的内部，从而提高锂离子电池的容量，以克服由于Sn、Si等材料存在较大的不可逆容量，而引起的制造的负极与正极容量的匹配不吻合，正极性能不能完全发挥等问题，使得锂离子电池的容量得到了很大幅度地提高。因此，本发明能提高锂离子电池的容量。
本发明同时还提供了一种锂离子电池的负极片的制造方法，具体为：在负极集电片上至少一个活性材料层的表面涂覆粘结剂，然后在粘结剂上分布金属锂，通过滚轮对金属锂施加压力。
滚轮的外周面经过非粘结性处理。
对滚轮的外周面进行非粘结性处理，具体是，使用氟树脂膜包裹滚轮的外周面，或使用由氟树脂制成的套环套住滚轮的外周面，或在滚轮表面涂覆含有氟树脂颗粒的悬浊液后加热固化形成氟树脂薄膜。
由上述方案可见，本发明锂离子电池的负极片的制造方法，工序简单。
上述第二个技术问题通过以下技术方案解决：
一种锂离子电池的隔膜，包括隔膜基体，其特征在于，在隔膜基体的相对负极片的一面附有金属锂。
所述金属锂的形状为颗粒、丝状或片状。
丝状或片状的金属锂排列成多个三角形或正方形或菱形或六角形或水平线段或垂直线段。
当锂离子电池使用本发明隔膜后，金属锂会因局部电池的原理发生溶解反应，同时在负极片的活性材料层的表面生成SEI膜，并且有少部分的锂离子嵌入活性材料的内部，从而提高锂离子电池的容量，以克服由于Sn、Si等材料存在较大的不可逆容量，而引起的制造的负极与正极容量的匹配不吻合，正极性能不能完全发挥等问题，使得锂离子电池的容量得到了很大幅度地提高。因此，本发明能提高锂离子电池的容量。隔膜基体可以是目前市面存在的隔膜，例如，PP(聚丙烯膜)、PE（聚乙烯膜）。即申请方案是在现有隔膜的表面进行添加金属锂。
本发明同时还提供了一种锂离子电池的隔膜的制造方法，具体为：在隔膜基体的相对负极片的一面涂覆粘结剂，然后在粘结剂上分布金属锂，通过滚轮对金属锂施加压力。
滚轮的外周面经过非粘结性处理。
对滚轮的外周面进行非粘结性处理，具体是，使用氟树脂膜包裹滚轮的外周面，或使用由氟树脂制成的套环套住滚轮的外周面，或在滚轮表面涂覆含有氟树脂颗粒的悬浊液后加热固化形成氟树脂薄膜。
由上述方案可见，本发明锂离子电池的隔膜的制造方法，工序简单。
【附图说明】
图1为实施例一负极片的剖视图；
图2为实施例二隔膜的剖视图；
图3为负极片或隔膜的金属锂的一种排列示意图；
图4为负极片或隔膜的金属锂的另一种排列示意图；
图5为负极片或隔膜的金属锂的另一种排列示意图。
【具体实施方式】
实施例一
如图1所示，一种锂离子电池的负极片包括负极集电片11，负极集电片的两个表面上均涂覆有活性材料层12，其中一个活性材料层的表面附有金属锂2。
在本实施例中，所述金属锂2的形状为丝状。如图3所示，金属锂排列成多个垂直线段。
上述负极片的制造方法，具体为：在负极集电片上所述其中一个活性材料层的表面涂覆粘结剂，然后在粘结剂上分布金属锂，使用外周面经过非粘结性处理的滚轮对金属锂施加压力以使金属锂更好地连接于活性材料层上。
对滚轮的外周面进行非粘结性处理，具体是，使用氟树脂膜包裹滚轮的外周面，或使用由氟树脂制成的套环套住滚轮的外周面，或在滚轮表面涂覆含有氟树脂颗粒的悬浊液后加热固化形成氟树脂薄膜。
在制造过程中，涂覆有活性材料层的负极集电片的温度控制在40-60℃或/和滚轮的温度控制在10-30℃。
当然，金属锂可以排列成其他形状；例如，如图4所示，金属锂排列成多个水平线段；如图5所示，金属锂排列成多个菱形；还可以具体是多个三角形或正方形或六角形。
实施例二
如图2所示，一种锂离子电池的隔膜，包括隔膜基体21，其特征在于，在隔膜基体21的相对负极片的一面附有金属锂2。
在本实施例中，所述金属锂2的形状为丝状。如图3所示，金属锂排列成多个垂直线段。
上述负极片的制造方法，具体为：在隔膜基体的相对负极片的一面涂覆粘结剂，然后在粘结剂上分布金属锂，使用外周面经过非粘结性处理的滚轮对金属锂施加压力以使金属锂更好地连接于隔膜基体上。
对滚轮的外周面进行非粘结性处理，具体是，使用氟树脂膜包裹滚轮的外周面，或使用由氟树脂制成的套环套住滚轮的外周面，或在滚轮表面涂覆含有氟树脂颗粒的悬浊液后加热固化形成氟树脂薄膜。
在制造过程中，隔膜基体的温度控制在40-60℃或/和滚轮的温度控制在10-30℃；以增强粘结力。
当然，金属锂可以排列成其他形状；例如，如图4所示，金属锂排列成多个水平线段；如图5所示，金属锂排列成多个菱形；还可以具体是多个三角形或正方形或六角形。
本发明不局限于上述实施例，基于上述实施例的、未做出创造性劳动的简单替换，应当属于本发明揭露的范围。

Claims (12)

1.一种锂离子电池的负极片，包括负极集电片，负极集电片的至少一个表面上均涂覆有活性材料层，其特征在于，至少一个活性材料层的表面附有金属锂。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的负极片，其特征在于，所述金属锂的形状为颗粒、丝状或片状。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池的负极片，其特征在于，丝状或片状的金属锂排列成多个三角形或正方形或菱形或六角形或水平线段或垂直线段。
4.一种锂离子电池的负极片的制造方法，其特征在于，具体为：在负极集电片上至少一个活性材料层的表面涂覆粘结剂，然后在粘结剂上分布金属锂，通过滚轮对金属锂施加压力。
5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池的负极片的制造方法，其特征在于，所述滚轮的外周面经过非粘结性处理。
6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池的负极片的制造方法，其特征在于，对滚轮的外周面进行非粘结性处理，具体是，使用氟树脂膜包裹滚轮的外周面，或使用由氟树脂制成的套环套住滚轮的外周面，或在滚轮表面涂覆含有氟树脂颗粒的悬浊液后加热固化形成氟树脂薄膜。
7.一种锂离子电池的隔膜，包括隔膜基体，其特征在于，在隔膜基体的相对负极片的一面附有金属锂。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池的隔膜，其特征在于，所述金属锂的形状为颗粒、丝状或片状。
9.根据权利要求8所述的一种锂离子电池的隔膜，其特征在于，丝状或片状的金属锂排列成多个三角形或正方形或菱形或六角形或水平线段或垂直线段。
10.一种锂离子电池的负极片的隔膜的制造方法，其特征在于，具体为：在隔膜基体的相对负极片的一面涂覆粘结剂，然后在粘结剂上分布金属锂，通过滚轮对金属锂施加压力。
11.根据权利要求10所述的一种锂离子电池的隔膜的制造方法，其特征在于，所述滚轮的外周面经过非粘结性处理。
12.根据权利要求10所述的一种锂离子电池的隔膜的制造方法，其特征在于，对滚轮的外周面进行非粘结性处理，具体是，使用氟树脂膜包裹滚轮的外周面，或使用由氟树脂制成的套环套住滚轮的外周面，或在滚轮表面涂覆含有氟树脂颗粒的悬浊液后加热固化形成氟树脂薄膜。
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