CN112701253B - 一种预锂化复合负极片及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种预锂化复合负极片及其制备方法和应用，所述预锂化复合负极片的制备方法包括：将负极极片、锂箔以及离型膜进行预压，得到复合半成品；所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间；将得到的复合半成品进行压延，得到预锂化复合负极片。本发明所述制备方法通过提供外界锂源，解决了采用金属锂做负极的锂二次电池循环寿命低以及负极材料首效较低的问题，提高了电池的容量和循环性能，工艺流程简单，安全，生产效率高，具有良好的工业化应用前景。

Description

一种预锂化复合负极片及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于锂二次电池技术领域，具体涉及一种预锂化复合负极片及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池由于能量密度高，循环性能好等优点，受到了广泛关注。随着移动互联网设备的普及，电动汽车和其它电动交通工具的推广，以及无人机和太空探测器等航空航天科技的发展，锂离子电池性能正面临着更高的发展要求，如何提升锂电池的体积能量密度和质量能量密度已成为高性能锂离子电池的重点突破方向。

目前，通常采用高克容量硅基负极材料来提高电池的能量密度。但是由于高克容量硅基负极材料首次效率较低，在极限工艺的设计条件下也难以达到400Wh/kg的能量密度，因此需对负极材料进行预锂化处理，提升首次效率，进而电池的提高能量密度。同时，该方法也可应用于负极采用金属锂的锂二次电池中，金属锂性质活泼，与电解液接触发生反应，会导致金属锂的不可逆消耗；并且充放电过程，金属锂的溶解-沉积不均匀，带来锂枝晶的生长和锂的粉化的而问题，导致电池循环寿命低。

负极预锂化的方法主要包括以下3种：

1.负极片预化成：该方法可最大程度模拟SEI膜的形成，但其操作较为复杂，难以实现大规模应用；

2.负极添加锂粉：该方法可在负极制浆过程中添加，也可在负极极片表面喷涂锂粉，操作相对简便，但锂粉操作安全性难以保障；

3.负极三层电极法：该方法对加工条件没有苛刻要求，但是对保护层在极片收放卷、辊压、裁切等工位的稳定性提出来了很大的挑战。

CN108550780A公开了一种采用三维箔材的锂离子电池负极单面预锂化方法，该方法包括：将负极浆料涂布到所述三维集流体上，并进行碾压，得到碾压后的极片；对极片进行预锂化复合：预锂化的方法，根据锂金属原料的不同，分为两种，采用锂金属粉末的预锂化方法，向以上碾压后极片的其中一面均匀地喷洒或者涂布锂金属粉末；采用锂箔的预锂化方法，将以上碾压后极片的其中一面与锂箔在一定压力下进行粘结复合：将正极、隔膜和以上完成预锂化复合的负极片装配成电芯，对其进行注液和化成。该方法需采用三维集流体，且只对负极材料的单面进行了预锂化处理，其对电池能量密度的提高有限。

CN109713227A公开了一种锂离子电池预锂化方法，该方法包括：在室温下将锂粉、导电剂和聚合物在干粉状态下混合，并根据情况加入适量的锂盐，搅拌使之预混合均匀，然后通过升温加热或者加入有机溶剂，最终搅拌得到均匀的多元混合浆料；其次将多元混合浆料通过不同涂覆方法直接涂覆在锂离子电池的负极片表面，冷却或者溶剂挥发后得到表层为富锂导电涂层的负极片；最后利用表层为富锂导电涂层的负极片组装得到锂离子电池。该方法虽然操作简单，但过程中的安全性难以保障。

综上所述，如何提供一种安全简单的预锂化复合负极片的制备方法，提高电池的容量以及循环性能，成为当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种预锂化复合负极片及其制备方法和应用，所述预锂化复合负极片的制备方法通过提供外界锂源，解决了负极材料首效较低的问题及提供电池所需的锂源，提高了电池的容量和循环性能，工艺流程简单，安全，生产效率高，具有良好的工业化应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种预锂化复合负极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将负极极片、锂箔以及离型膜进行预压，得到复合半成品；

所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间；

(2)将步骤(1)得到的复合半成品进行压延，得到预锂化复合负极片。

本发明中，所述制备方法采用预压再进行压延的方法，将两片锂箔贴合于负极极片两侧，为负极极片形成SEI膜提供锂离子，避免其在后期电池化成过程中消耗掉电解液中的锂离子，从根源上解决了负极极片形成SEI膜造成的不可逆锂损耗以及负极采用纯金属锂时存在的枝晶、锂粉化、易燃等问题；同时在充放电过程中，外界锂源可为两个电极之间往返嵌入和脱嵌提供锂离子，从而提高整个电池的容量以及首效和循环性能；所述制备方法工艺流程简单、安全，得到的预锂化复合负极片无需先组装成电池进行预化成，可直接用于后续电池的组装应用中，待电池注液后，即可完成预锂化过程，生产效率高，具有良好的工业化应用前景。

本发明中，所述制备方法先采用预压再进行压延，可防止锂箔在进行压延的过程中错位。

本发明中，离型膜的使用包括以下步骤：将卷状的离型膜固定套装在放卷轴上，然后固定放卷轴，将离型膜的上下层牵引出来，调节放卷机构的放卷张力，使牵引出来的两层离型膜通过预压设备；离型膜的使用可有效防止锂箔与设备粘结。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述预压采用预压设备进行。

优选地，所述预压设备上设有定位区域。

优选地，在定位区域内，所述负极极片、锂箔以及离型膜按照步骤(1)中的位置关系进行排列。

本发明中，定位区域可有效防止负极极片和锂箔的错位，保证产品品质。

优选地，所述预压设备通过气管、螺杆或油压中的任意一种控制所述预压的压力。

优选地，步骤(1)所述预压的压力为2～10吨，例如2吨、3吨、4吨、5吨、6吨、7吨、8吨、9吨或10吨等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，预压的压力需进行严格控制。若预压的压力过大，会损伤负极极片；若预压的压力过小，锂箔与负极极片贴合的不够紧密，会导致固固界面接触不好，存在缝隙等，后期进行压延的过程中二者容易错位，以及预锂化过程不彻底，预锂的效果达不到预计值，例如：首效提升低、容量发挥低。

本发明中，将预压后得到的复合半成品的厚度与对应的标准极片厚度进行对比，若厚度大于标准极片厚度范围则再次进行预压，直至达标；若厚度小于标准极片厚度范围，则不符合标准，不能应用于电池的组装。

本发明中，标准极片是指负极极片和锂箔组成的复合极片，标准极片的厚度为设计的负极极片厚度加上锂箔的厚度减去(0.01～1μm)。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述锂箔与所述负极极片的面积比为1:(1～500)，例如1:1、1:10、1:20、1:50、1:70、1:100、1:200、1:300、1:400或1:500等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，应用于不同的锂二次电池时，锂箔与负极极片的面积比需控制的范围不同。当预锂化复合负极片与不含锂源的正极片组装成电池时，锂箔与负极极片的面积比需在1:(1～50)，若锂箔面积过小，会导致电池的锂源量少，浪费正极极片材料；当预锂化复合负极片与含锂源的正极片组装成电池时，锂箔与负极极片的面积比需在1:(50～500)，锂箔面积无需过大，即可提高电池性能，若锂箔面积过大，会造成锂过量、负极极片析锂，电池的循环性能下降。

优选地，步骤(1)所述锂箔与所述负极极片的容量比为(0.01～10):1，例如0.01:1、0.1:1、1:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述锂箔的厚度为1～200μm，例如1μm、2μm、10μm、20μm、40μm、60μm、80μm、100μm、140μm、180μm或200μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，锂箔的厚度需进行严格控制。若锂箔的厚度过大，会造成负极极片析锂，电芯的容量和循环性能大大降低；若锂箔的厚度过小，则会造成预锂的效果不佳，电芯的容量、首效等提高的比例小。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述负极极片的制备包括以下步骤：

将负极活性材料、导电剂、粘结剂以及溶剂混合，得到负极浆料；将得到的负极浆料涂覆在负极集流体上，依次经过烘干、辊压和分切，得到负极极片。

作为本发明优选的技术方案，所述负极活性材料包括石墨材料和/或硅基负极材料。

优选地，所述石墨材料包括人造石墨、天然石墨或中间相碳微球中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：人造石墨和天然石墨的组合，天然石墨和中间相碳微球的组合，人造石墨、天然石墨和中间相碳微球的组合等。

优选地，所述硅基负极材料包括硅氧负极材料和/或硅碳负极材料。

优选地，所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纤维或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：导电炭黑和导电石墨的组合，碳纤维和碳纳米管的组合，导电炭黑、导电石墨和碳纤维的组合等。

优选地，所述粘结剂包括糊精、聚乙烯醇、聚丙烯酸类、丁苯橡胶或羧甲基纤维素钠中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：糊精和聚乙烯醇的组合，聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠的组合，糊精、聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠的组合等。

优选地，所述溶剂包括水、乙醇水溶液或异丙醇水溶液中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：乙醇水溶液和异丙醇水溶液的组合等。

优选地，所述负极集流体包括铜箔、镍网或钛网材中的任意一种。

优选地，所述负极活性材料、导电剂以及粘结剂的含量分别为90～98wt％，例如90wt％、91wt％、92wt％、93wt％、94wt％、95wt％、96wt％、97wt％或98wt％等；0.5～5wt％，例如0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％或5wt％等；1.5～5wt％，例如1.5wt％、2wt％、3wt％、4wt％或5wt％等，上述含量的选择并不仅限于所列举的数值，在各自的数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述负极浆料双面涂覆与所述负极集流体上。

优选地，所述负极极片的厚度为50～500μm，例如50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm或500μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述压延采用对辊设备进行。

优选地，步骤(2)所述压延的压力为1～25吨，例如1吨、5吨、10吨、15吨、20吨或25吨等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，压延的压力需进行严格控制。若压延的压力过大，会损伤负极极片；若压延的压力过小，会导致后期锂箔与离型膜分离困难。

优选地，步骤(2)所述压延后将离型膜剥离。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述预锂化复合负极片中，所述两片锂箔均嵌入所述负极极片1～50μm，例如1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm或50μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，两片锂箔嵌入负极极片的深度需进行控制。若嵌入深度过小，存在锂箔材与极片固固界面贴合不紧现象，金属锂的迁移的问题；若嵌入深度过大，则必会造成负极极片过压。

本发明中，将得到的预锂化复合负极片的厚度与对应的标准极片厚度进行对比，若厚度大于标准极片的厚度范围则再次进行压延，直至达标；若厚度小于标准极片的厚度范围，则不符合标准，不能应用于电池的组装。

作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备负极极片：将负极活性材料90～98wt％、导电剂0.5～5wt％和粘结剂1.5～5wt％与溶剂混合，得到负极浆料；将得到的负极浆料单面和/或双面涂覆在负极集流体上，然后依次经过烘干、辊压和分切，得到厚度为50～500μm的负极极片；

在预压设备的定位区域内，将所述负极极片、厚度为1～200μm的锂箔以及离型膜进行排列，所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间，所述锂箔与所述负极极片的面积比为1：(1～500)，容量比为(0.01～10)：1；通过调节气管、螺杆或油压中的任意一种采用2～10吨的压力进行预压，得到复合半成品；

(2)采用对辊设备对步骤(1)得到的复合半成品进行压延，压延的压力为1～25吨，压延后将离型膜剥离，得到预锂化复合负极片；所述预锂化复合负极片中，所述两片锂箔均嵌入所述负极极片1～50μm。

第二方面，本发明提供了一种如上述方法制备得到的预锂化复合负极片。

第三方面，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池含有如上述的预锂化复合负极片。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述制备方法通过采用预压再进行压延的方法，将两片锂箔贴合于负极极片两侧，为其提供了锂源，从根源上解决了负极采用纯金属锂时存在的枝晶、锂粉化、易燃等问题；同时也从根源上解决了负极极片形成SEI膜造成的不可逆锂损耗，制备得到的预锂化复合负极片可应用于不同种类的锂二次电池，可将电池首圈放电容量占设计容量提高到50％以上，并且通过进一步控制锂箔与负极极片的面积比以及预压和压延的压力，可将首圈放电容量占设计容量提高到70％以上；同时，解决了负极材料首效较低的问题，电池的首效的提高量为1～15％；

(2)本发明所述制备方法工艺流程简单、安全，得到的预锂化复合负极片无需先组装成电池进行预化成，即可完成预锂化过程，可直接用于后续电池的组装应用中，生产效率高，具有良好的工业化应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的制备预锂化复合负极片所用装置的结构示意图；

其中，1-离型膜放卷轴，2-预压设备，3-复合半成品，4-对辊设备，5-预锂化复合负极片。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

本发明具体实施方式部分提供了一种预锂化复合负极片及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将负极极片、锂箔以及离型膜进行预压，得到复合半成品3；

所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间；

(2)将步骤(1)得到的复合半成品3进行压延，得到预锂化复合负极片5。

所述预锂化复合负极片为采用上述制备方法得到的预锂化复合负极片。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1：

本实施例提供了一种预锂化复合负极片及其制备方法，所述制备方法所用装置的结构示意图如图1所示，其中，离型膜放卷轴1、预压设备2以及对辊设备4依次连接。

所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备负极极片：将人造石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶按照90:5:2.5:2.5的质量比与水混合，得到负极浆料；将得到的负极浆料双面涂覆在铜箔上，然后依次经过烘干、辊压和分切，得到厚度为200μm的负极极片；

在预压设备2的定位区域内，将所述负极极片、厚度为30μm的锂箔以及离型膜进行排列，所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间，所述锂箔与所述负极极片的面积比为1:1，容量比是0.5:1；通过调节气管采用3吨的压力进行预压，得到复合半成品3；

(2)采用对辊设备4对步骤(1)得到的复合半成品3进行压延，压延的压力为4吨，压延后将离型膜剥离，得到预锂化复合负极片5；所述预锂化复合负极片5中，所述两片锂箔均嵌入所述负极极片5μm。

所述预锂化复合负极片5为采用上述制备方法得到的预锂化复合负极片5。

实施例2：

本实施例提供了一种预锂化复合负极片及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备负极极片：将人造石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶按照92:5:1.5:1.5的质量比与水混合，得到负极浆料；将得到的负极浆料双面涂覆在铜箔上，然后依次经过烘干、辊压和分切，得到厚度为500μm的负极极片；

在预压设备2的定位区域内，将所述负极极片、厚度为200μm的锂箔以及离型膜进行排列，所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间，所述锂箔与所述负极极片的面积比为1:50，锂箔容量与负极极片容量比10:1；通过调节气管采用10吨的压力进行预压，得到复合半成品3；

(2)采用对辊设备4对步骤(1)得到的复合半成品3进行压延，压延的压力为25吨，压延后将离型膜剥离，得到预锂化复合负极片5；所述预锂化复合负极片5中，所述两片锂箔均嵌入所述负极极片50μm。

所述预锂化复合负极片5为采用上述制备方法得到的预锂化复合负极片5。

实施例3：

本实施例提供了一种预锂化复合负极片及其制备方法，所述制备方法参照实施例1中的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中所述锂箔与所述负极极片的面积比为0.1:1。

实施例4：

本实施例提供了一种预锂化复合负极片的制备方法，所述制备方法参照实施例2中的制备方法，区别仅在于：步骤(2)中压延的压力为30吨。

本实施例中压延的压力过大，导致极片直接被压断，无法进行后续操作。

实施例5：

本实施例提供了一种预锂化复合负极片及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备负极极片：将中间相碳微球、碳纳米管、导电炭黑和羧甲基纤维素钠按照98:0.5:1.5的质量比与乙醇水溶液混合，得到负极浆料；将得到的负极浆料双面涂覆在铜箔上，然后依次经过烘干、辊压和分切，得到厚度为50μm的负极极片；

在预压设备2的定位区域内，将所述负极极片、厚度为1μm的锂箔以及离型膜进行排列，所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间，所述锂箔与所述负极极片的面积比为1:500，容量比为0.01:1；通过调节螺杆采用2吨的压力进行预压，得到复合半成品3；

(2)采用对辊设备4对步骤(1)得到的复合半成品3进行压延，压延的压力为1吨，压延后将离型膜剥离，得到预锂化复合负极片5；所述预锂化复合负极片5中，所述两片锂箔均嵌入所述负极极片1μm。

所述预锂化复合负极片5为采用上述制备方法得到的预锂化复合负极片5。

实施例6：

本实施例提供了一种预锂化复合负极片及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备负极极片：将硅碳负极材料、碳纳米管和聚丙烯酸按照94:2:4的质量比与异丙醇水溶液混合，得到负极浆料；将得到的负极浆料双面涂覆在镍网上，然后依次经过烘干、辊压和分切，得到厚度为150μm的负极极片；

在预压设备2的定位区域内，将所述负极极片、厚度为15μm的锂箔以及离型膜进行排列，所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间，所述锂箔与所述负极极片的面积比为1:10，容量比为0.05:1；通过调节气管采用10吨的压力进行预压，得到复合半成品3；

(2)采用对辊设备4对步骤(1)得到的复合半成品3进行压延，压延的压力为4吨，压延后将离型膜剥离，得到预锂化复合负极片5；所述预锂化复合负极片5中，所述两片锂箔均嵌入所述负极极片5μm。

所述预锂化复合负极片5为采用上述制备方法得到的预锂化复合负极片5。

实施例7：

本实施例提供了一种预锂化复合负极片的制备方法，所述制备方法参照实施例5中的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中通过调节螺杆采用1吨的压力进行预压。

实施例8：

本实施例提供了一种预锂化复合负极片的制备方法，所述制备方法参照实施例6中的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中通过调节气管采用12吨的压力进行预压。

本实施例中预压的压力过大，导致极片直接被压断，无法进行后续操作。

对比例1：

本对比例提供了一种预锂化复合负极片的制备方法，所述制备方法参照实施例1的制备方法，区别仅在于：不进行步骤(1)中的预压工序，将所述负极极片、厚度为30μm的锂箔以及离型膜按照其位置关系排列后直接用对辊设备4进行压延。

本对比例制备得到的预锂化复合负极片中锂箔与负极极片错位，导致得到的预锂化复合负极片不符合标准，不能应用于后续电池的组装。

对比例2：

本对比例提供了一种预锂化复合负极片的制备方法，所述制备方法参照实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中在所述负极极片的一侧只放入一片锂箔。

对比例3：

本对比例提供了一种预锂化复合负极片的制备方法，所述制备方法参照实施例5的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中在所述负极极片的一侧只放入一片锂箔。

将实施例1-3和对比例2制备得到的预锂化复合负极片与正极活性材料为硫-导电聚合物复合材料、导电剂为有机硫化物的正极片、PE隔膜以及含有酯类的电解液组装成锂硫软包电池，在0.1C倍率的电流下进行充放电测试，测定首圈放电容量发挥占设计容量的百分比，并计算首效提高量。其结果如表1所示。

将实施5-7和对比例3制备得到的预锂化复合负极片与磷酸铁锂类正极、PE隔膜以及含有LiTFSI类的电解液组装成锂离子软包电池，对所述软包电池进行化成和分容后测定软包电池容量发挥占理论容量的百分比，并计算首效提高量。其结果如表2所示。

表1实施例1-3和对比例2制备得到的预锂化复合负极片制备成正极不含锂源的锂硫软包电池后其首圈放电容量占设计容量的百分比以及首效提高量

表2实施例5-7和对比例3制备得到的预锂化复合负极片制备成正极含锂源的锂离子软包电池后其首圈放电容量占设计容量的百分比以及首效提高量

实施例1-2制备得到的预锂化复合负极片主要应用于正极不含锂源的锂硫软包电池之中，其制备过程中通过对锂箔与负极极片的面积比以及预压和压延的压力的控制，使正极不含锂源的锂硫软包电池的首圈放电容量占设计容量的百分比均达到70％以上，使得容量得到最大限的发挥。实施例3制备预锂化复合负极片的过程中，锂箔的面积较小，锂源提供不足，导致电池容量的提升效果较差。实施例4制备预锂化复合负极片的过程中，增大了压延的压力，导致负极极片超过允许的最大压实，负极极片被压破碎，无法进行后续操作。对比例1制备预锂化复合负极片的过程中，没有进行预压工序，锂箔与负极极片错位，两片锂箔不能完全覆盖负极极片，导致得到的预锂化复合负极片不符合标准，不能应用于后续电池的组装。对比例2在制备预锂化复合负极片的过程中，只在负极极片的一面贴合锂箔，对电池性能的提升有限。

实施例5-6制备得到的预锂化复合负极片主要应用于正极含锂源的锂离子电池之中，其制备过程中锂箔面积无需过大；制得的预锂化复合负极片通过对锂箔与负极极片的面积比以及预压和压延的压力的控制，使正极含锂源的锂离子电池的首圈放电容量占设计容量的百分比均达到100.5％以上，同时使其首效提高5～15％；实施例7制备得到的预锂化复合负极片性能较差，是由于预压的压力较小，导致锂箔和负极极片仍是独立的极片，锂箔未嵌入负极极片，进而影响了电池性能的提升；实施例8制备预锂化复合负极片的过程中，预压压力过大，导致极片直接被压断，无法进行后续操作。对比例3在制备预锂化复合负极片的过程中，只在负极极片的一面贴合锂箔，对电池首效的提升有限。

综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述制备方法通过将两片锂箔贴合于负极极片两侧，为其提供了锂源，从根源上解决了负极极片形成SEI膜造成的不可逆锂损耗以及负极采用纯金属锂时存在的枝晶、锂粉化、易燃等问题；制备得到的预锂化复合负极片解决了负极材料首效较低的问题，提高了电池的容量和循环性能；本发明制备得到的预锂化复合负极片对正极含锂源以及正极不含锂源的电池均适用，应用范围较广；本发明所述制备方法工艺流程简单、安全，生产效率高，具有良好的工业化应用前景。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明操作的等效替换及辅助操作的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (22)

1.一种预锂化复合负极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将负极极片、锂箔以及离型膜进行预压，得到复合半成品；

所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间；

所述预压的压力为2～10吨；所述锂箔与所述负极极片的面积比为1:(1～500)；

所述锂箔的厚度为1～200μm；

(2)将步骤(1)得到的复合半成品进行压延，得到预锂化复合负极片；

所述压延的压力为1～25吨；

所述预锂化复合负极片中，所述两片锂箔均嵌入所述负极极片1～50μm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预压采用预压设备进行。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述预压设备上设有定位区域。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在定位区域内，所述负极极片、锂箔以及离型膜按照步骤(1)中的位置关系进行排列。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述预压设备通过气管、螺杆或油压中的任意一种控制所述预压的压力。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤(1)所述锂箔与所述负极极片的容量比为(0.01～10):1。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述负极极片的制备包括以下步骤：

将负极活性材料、导电剂、粘结剂以及溶剂混合，得到负极浆料；将得到的负极浆料涂覆在负极集流体上，依次经过烘干、辊压和分切，得到负极极片。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述负极活性材料包括石墨材料和/或硅基负极材料。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述石墨材料包括人造石墨或天然石墨中的任意一种或两种的组合。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述硅基负极材料包括硅氧负极材料和/或硅碳负极材料。

11.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纤维或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合。

12.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括糊精、聚乙烯醇、聚丙烯酸类、丁苯橡胶或羧甲基纤维素钠中的任意一种或至少两种的组合。

13.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括水、乙醇水溶液或异丙醇水溶液中的任意一种。

14.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述负极集流体包括铜箔、镍网或钛网材中的任意一种。

15.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述负极活性材料、导电剂以及粘结剂的含量分别为90～98wt％、0.5～5wt％和1.5～5wt％。

16.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述负极浆料双面涂覆于所述负极集流体上。

17.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述负极极片的厚度为50～500μm。

18.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述压延采用对辊设备进行。

19.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述压延后将离型膜剥离。

20.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备负极极片：将负极活性材料90～98wt％、导电剂0.5～5wt％和粘结剂1.5～5wt％与溶剂混合，得到负极浆料；将得到的负极浆料双面涂覆在负极集流体上，然后依次经过烘干、辊压和分切，得到厚度为50～500μm的负极极片；

在预压设备的定位区域内，将所述负极极片、厚度为1～200μm的锂箔以及离型膜进行排列，所述负极极片位于两片锂箔之间，所述两片锂箔位于两层离型膜之间，所述锂箔与所述负极极片的面积比为1：(1～500)，容量比为(0.01～10)：1；通过调节气管、螺杆或油压中的任意一种采用2～10吨的压力进行预压，得到复合半成品；

(2)采用对辊设备对步骤(1)得到的复合半成品进行压延，压延的压力为1～25吨，压延后将离型膜剥离，得到预锂化复合负极片；所述预锂化复合负极片中，所述两片锂箔均嵌入所述负极极片1～50μm。

21.一种如权利要求1-20任一项所述的制备方法制备得到的预锂化复合负极片。

22.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池含有如权利要求21所述的预锂化复合负极片。

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