一種含鋰負極片及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種含鋰負極片，包括：含鋰的金屬帶、金屬箔和集流極耳，所述金屬箔和含鋰金屬帶的尺寸相配合使用，所述含鋰金屬帶為上下兩層，金屬箔夾在上下兩層含鋰金屬帶之間，通過壓合設備壓合，含鋰金屬帶和金屬箔壓合在一起，形成緊密結合體，所述金屬箔具有表面粗糙的特性。本發明專利技術提供的含鋰負極片采用了特殊的結構設計和創新的實現方法，獲得的極片具有厚度平整、集流和散熱效果好、鋰帶與集流體結合力強等優點，可用于大規模自動化電池生產，非常適合高能量密度電池體系應用，如鋰硫電池、全固態鋰離子電池、不同體系鋰原電池等；提供的極片制備方法簡單、可操作性強，適合用于大規模批量生產。

Lithium negative plate and preparation method thereof

The invention discloses a lithium anode plate, including lithium containing metal strip, metal foil and collecting the lug, wherein the metal foil and lithium metal strip size matched, the lithium metal strip into two layers, the metal foil is sandwiched between two layers containing lithium the metal belt, by pressing the pressing equipment, including lithium metal band and metal foil laminated together to form the tight combination body, wherein the metal foil has characteristics of rough surface. Lithium containing cathode plate provided by the invention is designed using special structure design and innovation, the thickness of pole piece has the advantages of smooth and good radiating effect, and collecting the lithium tape with the collector strong bonding force, can be used for large-scale automated production, very suitable for application of high energy density batteries such as lithium sulfur system. All solid state batteries, lithium ion battery, different system of primary lithium battery; the pole piece preparation method is simple and practical, suitable for mass production.

【技術實現步驟摘要】
一種含鋰負極片及其制備方法
本專利技術涉及鋰電池組
，特別是涉及一種含鋰負極片及其制備方法。
技術介紹
鋰的電化當量高、性能活潑，采用金屬鋰作為電池負極，可獲得高比能量，因為被廣泛應用于鋰二氧化錳、鋰氟化碳、鋰亞硫酰氯等鋰一次電池以及鋰硫、全固態鋰離子電池等鋰二次電池中。將金屬鋰片作為鋰電池負極的使用過程中，有可能出現局部段金屬鋰消耗完，導致電流通路減少甚至阻斷，電池后期無法正常放電、放電容量低等問題；在鋰離子二次電池中，還可能導致局部無法再充電，電池循環性能快速衰減，甚至形成鋰枝晶，出現安全問題。此外，金屬鋰材質軟、機械強度差等缺點，導致采用金屬鋰片作為負極時電池制備的過程非常困難。針對這些問題的常規解決方法是提高鋰含量，采用鋰大量過量的方法來保證鋰片的連貫和放電后期的集流，但這種做法的問題在于大量過量的金屬鋰存在安全問題，電池含鋰量的增加則出現起火爆炸的威力也增大，同時過量的鋰片也導致電池內有效空間的損失，電池體積比能量大大降低(金屬鋰的密度為0.534g/cm3，大大低于常規鋰電池材料的壓實密度，過量鋰對厚度的影響大與對重量的影響)。針對金屬鋰機械強度差、質地軟的一種解決方法是制成鋰鋁或鋰錳合金，可提高金屬的強度，提高其加工特性，但改善作用有限，尤其是要綜合考慮厚度和機械強度，該方法在自動生產線(尤其是自動卷繞機)上應用難度很大。針對金屬鋰集流的問題，在專利《復合型金屬鋰帶》200620152212(陳強等)中給出的一種解決方法是在金屬鋰帶上鑲嵌起電流收集通道作用的一條或多條金屬導電絲或金屬帶，采用該方法的弊端是集流保證的范圍比較小，即可靠度比較低，且一般金屬條的厚度在0.05-0.1mm左右，在鋰帶中加入導電條，會導致局部凸起，使極片不平，從而導致電池不平整，在追求高能量密度的電池中無法應用，且這種方法提供的極片機械強度沒有得到有效提高，同樣無法實現自動化生產。
技術實現思路
本專利技術的目的提供一種含鋰負極片及其制備方法，以解決上述現有技術中的問題。為實現本專利技術的目的，本專利技術提供了一種含鋰負極片，包括：含鋰的金屬帶、金屬箔和集流極耳，所述金屬箔和含鋰金屬帶的尺寸相配合使用，所述含鋰金屬帶為上下兩層，金屬箔夾在上下兩層含鋰金屬帶之間，通過壓合設備壓合，含鋰金屬帶和金屬箔壓合在一起，形成緊密結合體，所述金屬箔具有表面粗糙的特性。其中，所述金屬箔與含鋰金屬帶的寬度相同，金屬箔的長度比含鋰金屬帶的長度長。其中，所述金屬箔為表面粗糙結構，比表面積大；所述粗糙結構微觀形貌為微粒、凸起或溝壑，紋理為多方向、同心圓或放射狀、無序狀；所述金屬箔的粗糙度Ra為0.1-1.6μm，Rz為0.1-10μm。其中，所述金屬箔的材質為銅、鎳或銀、金、含有以上金屬的合金。其中，所述金屬箔的厚度為6μm-50μm。其中，所述金屬箔為密度均勻的連續體和具有平面孔洞的打孔材料。其中，所述含鋰的金屬帶為純金屬鋰或含鋰合金。其中，所述集流極耳為與所述金屬箔一體結構的，或者，與所述金屬箔焊接在一起的金屬片。還提供了一種含鋰負極片的制備方法，步驟S1、含鋰金屬帶裁切：將含鋰金屬帶裁切成一定寬度，必要時裁切成一定的長度；步驟S2、金屬箔裁切：將作為集流體的金屬箔剪切成一定寬度，必要時裁切成一定的長度，必要時引入極耳；步驟S3、極片壓合：采用壓合方式，以兩層含鋰金屬帶中間夾一層金屬箔的三明治結構進行極片準備，將準備后的含鋰金屬片和金屬箔壓合在一起，形成緊密結合體；步驟S4、極片再處理：根據要求裁切成一定尺寸，若步驟S2中未引入極耳，則焊接金屬帶作為極片集流的極耳。其中，在步驟S3中，對極片壓合之前，還包括將準備好的極片上下分別用聚丙烯膜進行包裹的步驟。與現有技術相比較，本專利技術提供的含鋰負極片采用了特殊的結構設計和創新的實現方法，獲得的極片具有厚度平整、集流和散熱效果好、鋰帶與集流體結合力強等優點，可用于大規模自動化電池生產，非常適合高能量密度電池體系應用，如鋰硫電池、全固態鋰離子電池、不同體系鋰原電池等；提供的極片制備方法簡單、可操作性強，適合用于大規模批量生產。附圖說明圖1為本專利技術所述含鋰負極片制作流程示意圖；圖2為本專利技術實施例1提供的一種含鋰負極片的結構及制備流程示意圖；圖3為本專利技術實施例2提供的一種含鋰負極片的結構及制備流程示意圖；圖4為本專利技術對比例2提供的一種含鋰負極片的結構及制備流程示意圖；圖中，1金屬箔，2含鋰金屬帶，3集流極耳。具體實施方式以下結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。應當說明的是，本申請中所述的“連接”和用于表達“連接”的詞語，如“相連接”、“相連”等，既包括某一部件與另一部件直接連接，也包括某一部件通過其他部件與另一部件相連接。需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用屬于“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、部件或者模塊、組件和/或它們的組合。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。如圖2-圖4所示，本專利技術提供了一種含鋰負極片，包括：含鋰的金屬帶2、金屬箔1和集流極耳3，所述金屬箔1和含鋰金屬帶2的尺寸相配合使用，所述含鋰金屬帶2為上下兩層，金屬箔1夾在上下兩層含鋰金屬帶2之間，通過壓合設備壓合，含鋰金屬帶2和金屬箔1壓合在一起，形成緊密結合體，所述金屬箔1具有表面粗糙的特性。所述金屬箔1和含鋰金屬帶2的尺寸近似相同；在優選的實施例中，金屬箔1與含鋰金屬帶2的寬度相同，金屬箔1的長度比含鋰金屬帶2的長度長。所述金屬箔1為表面粗糙結構，比表面積大；所述粗糙結構微觀形貌包括微粒、凸起、溝壑等，紋理包括多方向、同心圓、放射狀、無序狀等等；所述金屬箔1的粗糙度Ra為0.1-1.6μm，Rz為0.1-10μm。所述金屬箔1其材質可以為銅、鎳、銀、金，以及含有以上金屬的合金等，厚度為6μm-50μm，所述金屬箔1為密度均勻的連續體和具有平面孔洞的打孔材料。所述含鋰金屬帶2為純金屬鋰或含鋰合金，如鋰鋁合金、鋰鎂合金等。所述集流極耳3可以是與所述金屬箔1為一體的，也可以是另外引入的金屬片；所述金屬片材質為銅、鎳、銅鎳復合材料、含銀合金等。如圖1-4所示，本專利技術提供了一種上述含鋰負極片的制備方法，以下結合附圖以及實施例對制備方法進行說明：實施例1：如圖2所示，本實施例所述含鋰負極片采用以下方法制備而成：(1)鋰帶裁切：將0.05mm厚的鋰帶裁切成60mm寬*1000mm長。(2)金屬箔裁切：將金屬銅箔裁切成62mm寬*1050mm長，銅箔的機械厚度為15μm，銅箔兩面均進行氧化粗化處理，粗化后銅箔的比表面積增大100倍左右，表面微觀結構為微粒凸起，粗糙度Ra約為1.4μm，Rz約為4.5。(3)極片壓合：采用平面壓合設備，上下壓合平板的有效尺寸為150mm*200mm，設置設備壓力為0.5MPa；以兩層鋰中間夾一層銅箔的三明治結構進行極片準備，并將準備好的極片上下分別用聚丙烯膜進行包裹(防止鋰片與壓板粘連)；將三明治結構本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含鋰負極片，其特征在于，包括：含鋰的金屬帶、金屬箔和集流極耳，所述金屬箔和含鋰金屬帶的尺寸相配合使用，所述含鋰金屬帶為上下兩層，金屬箔夾在上下兩層含鋰金屬帶之間，通過壓合設備壓合，含鋰金屬帶和金屬箔壓合在一起，形成緊密結合體，所述金屬箔具有表面粗糙的特性。

【技術特征摘要】
1.一種含鋰負極片，其特征在于，包括：含鋰的金屬帶、金屬箔和集流極耳，所述金屬箔和含鋰金屬帶的尺寸相配合使用，所述含鋰金屬帶為上下兩層，金屬箔夾在上下兩層含鋰金屬帶之間，通過壓合設備壓合，含鋰金屬帶和金屬箔壓合在一起，形成緊密結合體，所述金屬箔具有表面粗糙的特性。2.根據權利要求1所述的一種含鋰負極片，其特征在于，所述金屬箔與含鋰金屬帶的寬度相同，金屬箔的長度比含鋰金屬帶的長度長。3.根據權利要求1或2所述的一種含鋰負極片，其特征在于，所述金屬箔為表面粗糙結構，比表面積大；所述粗糙結構微觀形貌為微粒、凸起或溝壑，紋理為多方向、同心圓或放射狀、無序狀；所述金屬箔的粗糙度Ra為0.1-1.6μm，Rz為0.1-10μm。4.根據權利要求1所述的一種含鋰負極片，其特征在于，所述金屬箔的材質為銅、鎳或銀、金、含有以上金屬的合金。5.根據權利要求1所述的一種含鋰負極片，其特征在于，所述金屬箔的厚度為6μm-50μm。6.根據權利要求1所述的一種含鋰負極片，其特征在于，所述金屬...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陽曉霞，杜建平，段征，王玉龍，馮輝，
申請(專利權)人：天津力神電池股份有限公司，
類型：發明
國別省市：天津,12