锂电池负极片及其制备方法和相应的锂电池制备方法技术

本发明专利技术公开一种锂电池负极片及其制备方法和相应的锂电池制备方法，其中锂电池负极片包括采用金属箔材或金属网制作的负极集流体、设置于所述负极集流体表面的锂层以及连接在所述负极集流体的负极极耳；负极利用电镀的方式在负极集流体表面镀上金属锂层，与常规锂离子电池相比，大大的节省了电池空间，提高了电池的能量密度，且通过在金属箔或金属网上电镀的方式同时能够薄化负极锂层和增加锂层的抗拉强度，与一次锂电池相比，本发明专利技术实现了锂电池的大电流放电，提高了电池的功率密度，且避免了一次锂电池必须在干燥或惰性气氛中制作的难点，降低了电池的制作成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种，其中锂电池负极片包括采用金属箔材或金属网制作的负极集流体、设置于所述负极集流体表面的锂层以及连接在所述负极集流体的负极极耳；负极利用电镀的方式在负极集流体表面镀上金属锂层，与常规锂离子电池相比，大大的节省了电池空间，提高了电池的能量密度，且通过在金属箔或金属网上电镀的方式同时能够薄化负极锂层和增加锂层的抗拉强度，与一次锂电池相比，本专利技术实现了锂电池的大电流放电，提高了电池的功率密度，且避免了一次锂电池必须在干燥或惰性气氛中制作的难点，降低了电池的制作成本。【专利说明】
本专利技术涉及锂电池加工
，尤其涉及一种。
技术介绍
锂电池具有工作温度范围宽，放电电压平稳，自放电率低，使用寿命长等优点，已被广泛应用于各种领域，特别是航天航空、军事、长寿命仪器仪表、物流追踪、汽车电子、移动数码产品等领域。近年来，随着科技不断发展，电子设备的功能不断升级，锂离子电池应用范围越来越广，因此对锂电池的能量密度及倍率性能提出了更高的要求，高能及高功率锂电池已成为锂电池行业的重点研究方向。高能高功率电池的研究方向是正负极材料，以金属锂为负极的一次锂电池，由于负极金属锂具有高的克容量(3860mAh/g)而使得一次锂电池具有较高的能量密度。常用的一次锂电池，其负极金属锂片的制作通常是将金属锂块或锂锭通过挤压或模压拉伸的方式制作成一定尺寸的金属锂带；而通过挤压或模压制作锂片存在两个缺点:一是挤压(模压)拉伸的厚度不均匀，锂片的一致性难以保证；二是由于锂的金属强度较低，在挤压拉伸薄的金属锂带过程易断，锂的利用率低且难以制得薄的金属锂带，目前通过挤压或模压拉伸的方式能够实现的最薄锂带约为0.06mm (即60 μ m)。由于薄的金属锂负极难以制得，因此常规一次锂电池负极的制作方法难以满足锂电池的高功率要求；另外由于金属锂具有高活性及不安全性使其制备需要在干燥或者惰性气氛如氮气或氩气气氛中操作，使得金属锂负极的制作成本大大提高。而目前商业化的锂离子电池负极材料大多采用各种具有强导电性的嵌锂碳材料，其负极片的制作是通过在导电集流体的表面利用涂膜的方式涂上负极活性材料，极片的涂膜面密度能够控制，因此能够满足电子设备的功率要求。尽管相对金属锂而言，碳材料在安全性能、循环性能方面有了很大的改善，但仍然存在不少缺点:碳材料负极的理论克容量为372mAh/g，在第一次充放电时，会在碳表面形成钝化膜，造成容量损失，首次充放电效率低；且由于碳电极与金属锂的电极电位相近，在电池过充电时，仍可能会在碳电极表面析出金属锂，而形成枝晶造成短路；与电解液发生作用以及可能在高温时热失控等。因此高能高功率锂电池的研究主要是提高一次锂电池的功率密度和提高可充电锂离子电池的能量密度。高功率一次锂电池通常是通过将锂金属用沉积或喷涂的方式载入到薄的导电支撑件如金属网或金属带上(铜箔、镍网等)以提高其机械抗拉强度达到薄化金属锂负极的目的，但利用沉积或喷涂的方式使制造工艺明显复杂，难以实现连续生产，且金属锂的利用率低。而高能量锂离子电池的研究主要在于正负极材料，与碳负极相比，合金类负极材料一般具有较高的比容量，但循环性能较差且存在体积膨胀等问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于:提供一种能够提高一次锂电池的功率密度和提高可充电锂离子电池的能量密度的锂电池负极片以及该锂电池负极片的制备方法。本专利技术的另一个目的在于:提供一种包含上述锂电池负极片的锂电池的制备方法。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案:一方面，提供一种锂电池负极片，包括采用金属箔材或金属网制作的负极集流体、设置于所述负极集流体表面的锂层以及连接在所述负极集流体的负极极耳。作为一种优选的技术方案，所述负极集流体的上、下表面交替设置有凹槽，所述锂层填满所述凹槽并覆盖所述负极集流体上、下表面。优选的,所述负极集流体由厚度为6?25 Ii m的金属箔材或金属网制成。更优选的，所述负极集流体的厚度为6?60 ii m,所述负极集流体的上、下表面通过辊压或模压形成具有交替凹槽的凹凸结构或迂曲结构，所述凹槽的容积应小于等于54 u m3/ u m2。优选的，所述负极集流体上的锂层厚度为8?80 y m。更优选的，所述负极集流体上的锂层厚度为2?54 iim。本专利技术的负极片带有锂金属层，与常规锂离子电池相比，由于金属锂的容量远比碳负极材料大，因此利用本专利技术负极能够大大的节省电池空间，提高了电池的能量密度。本专利技术的负极集流体采用金属箔材或金属网制成，通过在该负极集流体上设置锂层能够薄化负极锂层和增加锂的抗拉强度，实现电池的大电流放电，提高了电池的功率密度。负极集流体设置凹凸结构或迂曲结构的能够起到缓冲作用，提供集流体伸缩的空间，增加单位面积金属锂的装载量，避免负极集流体由于镀锂体积膨胀而导致正负极集流体断裂，同时提高电池中电解液的保有量。优选的，所述凹槽可以为方形槽、梯形槽或弧形槽等。所述负极集流体并不局限于凹槽或迂曲结构，其还可以为表面平整的片状结构，所述锂层均匀设置于所述负极集流体的上、下表面。另一方面，提供一种如上所述的锂电池负极片的制备方法，包括以下步骤:步骤S21、提供权利要求1中所述的负极集流体；步骤S22、在所述负极集流体表面电镀锂层；步骤S23、在所述负极集流体上焊接或铆接导电金属带作为负极极耳；所述步骤S22与所述步骤S23无先后顺序。作为一种优选的技术方案，步骤S22中所述电镀锂层的方式为化学电镀或利用锂离子电池化成原理进行电镀。作为一种优选的技术方案，所述化学电镀为以负极集流体作为阴极，金属锂、锂盐或含锂化合物作为阳极进行电镀。作为一种优选的技术方案，所述利用锂离子电池化成原理进行电镀为在充电过程中，正极活性材料中可逆的锂脱出，形成脱锂态正极活性材料，从正极脱出的Li+游离到负极并电镀在负极集流体表面形成所述锂层。通过在金属箔或金属网上电镀的方式同时能够薄化负极锂层和增加锂层的抗拉强度，与一次锂电池相比，本专利技术实现了锂电池的大电流放电，提高了电池的功率密度。再一方面，提供一种具有如上所述的锂电池负极片的锂电池制备方法，包括以下步骤:步骤S1、制作正极片:提供包含有正极活性材料的正极浆料、正极集流基体，并将正极浆料均匀涂覆在正极集流基体上，得到附着有包含正极活性材料的正极膜片的正极集流体，将所述正极集流体冷压后裁切，并焊接正极极耳，得到正极片；步骤S2、制作负极集流体:取厚度为6?25 iim的金属箔材或金属网制作厚度为6?60 ii m的负极集流体,并在负极集流体上焊接或铆接导电金属带作为负极极耳；步骤S3、制作隔离膜:按照一定的长度和宽度裁切得到隔离膜；步骤S4、制作电解液:将锂盐加入到溶剂中制得电解液；步骤S5、电池组装:将正极片、隔离膜和负极集流体通过层叠或卷绕制成锂电池电芯，然后将电芯装入包装壳中注入电解液后封口 ；步骤S6、锂电池的化成及老化:对步骤S5的锂电池进行充电，在充电过程中，正极活性材料中可逆的锂脱出，形成脱锂态正极活性材料，从正极脱出的Li+游离到负极并电镀在负极集流体表面形成所述锂层，然后对锂电池进行老化成型。作为一种优选的技术方案，于所述步骤SI中，所述正极浆料为将正极活性材料与聚偏二氟乙烯粘结剂和导电碳在N-甲基吡咯烷酮溶剂中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕正中，刘范芬，刘金成，
申请(专利权)人：湖北金泉新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：