本发明专利技术涉及预锂化电极的制作方法和锂离子电池单元。本发明专利技术提供一种预锂化电极的制备方法，包括：与包括阳极材料层的预制电极相邻地设置包括锂金属层的Li‑PET片材；将阳极材料层的表面与锂金属层的表面接触；和将锂金属层和预制电极一起压延。本发明专利技术还提供一种包括这种预锂化电极的锂离子电池单元。
1、锂(li)离子电池(batteries)在当代移动设备、微电子和电动汽车的发展中发挥了作用。典型的li离子电池由正电极(阴极)、负电极(阳极)、传导离子的电解质、位于两个电极之间以保持它们物理分开的多孔隔离膜(通常是电绝缘体)和周围的封装构成。
2、储能行业的快速发展和复杂要求需要具有改善的能量密度和循环寿命的锂离子电池。改善的能量密度可以用含有硅或氧化硅的阳极来实现。这种材料的缺点是对锂的需求更高，导致循环寿命缩短，即可循环锂较少。减少的可循环锂导致可用电池容量减少。在锂离子电池生产过程中添加锂(已知为预锂化)用于补偿这些锂损失。
4、us2022/0052307 a1公开了一种在线接触预锂化。此外，benedikt stumper等人的procedia cirp 93(2020)，156-161中公开了在锂离子电池生产中薄锂箔用于阳极的直接接触预锂化的应用。
5、本专利技术根本的问题是提供一种改善的预锂化电极的制作方法和包括所述预锂化电极的锂离子电池单元，所述方法是工业上适用的，并且使得锂有效和均匀地转移到电极，而不会损害电极的质量。
>3、·与包括阳极材料层的预制电极相邻地设置包括锂金属层的li-pet片材；4、·将所述阳极材料层的表面与所述锂金属层的表面接触；和
5、·将所述锂金属层和所述预制电极一起压延。
6、在结合上述或以下任何实施方案的优选实施方案中，所述方法进一步包括将pet片材从阳极材料层的表面分离，以形成预锂化电极。
7、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，pet层的厚度为约20μm至约200μm，更优选约30μm至80μm，特别是约50μm。
8、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，pet层进一步包括脱模层。
9、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，所述脱模层的厚度为约0.005μm至约2μm。
10、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，压延锂金属层包括向载体基材的背面施加均匀压力，其中均匀压力为约1.9mpa至约8.9mpa、优选约3.2mpa至约5.3mpa范围的压力。
11、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，将锂金属层和预制电极一起压延包括传送锂金属层和预制电极通过一对压延辊。
12、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，该方法进一步包括将前辊加热到约40℃至约75℃、更优选约60℃至约70℃范围内的温度，特别是约65℃。
13、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，该方法进一步包括将后辊加热到约40℃至约75℃、更优选约60℃至约70℃范围内的温度，特别是约65℃。
14、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，预制电极是包括cu载体箔的负电极。
15、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，所述cu载体箔的厚度为约6μm至约12μm，特别是约8μm。
16、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，预制电极是包含碳质材料、硅、氧化硅或其组合的负电极。
17、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，碳质材料选自天然石墨、人造石墨或其组合。
18、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，预制电极是具有涂层的负电极，所述涂层优选包括sioycz，其中y为0至2，z为0或1。
19、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，涂层是双面涂层。
20、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，涂层的厚度为约10μm至约80μm。
21、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，锂金属层的厚度为约3μm至约15μm，更优选约6μm至约12μm，特别是约9.3μm。锂层需要钝化，优选通过co2钝化。
22、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，压延辊之间的间隙为约160μm至约200μm，优选约170μm至约190μm，更优选约180μm。
23、可选地，施加到载体基材的背面的压力可以以kn来定义。在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，压延锂金属层包括向载体基材的背面施加均匀压力，其中均匀压力是范围为约0.7kn至约0.8kn、优选约0.75kn的压力。
24、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，该方法进一步包括将预锂化电极引入到电化学单元(electrochemical cell)中，该电化学单元进一步包括正电极、隔膜和电解质。
25、本专利技术的进一步方面涉及锂离子电池单元(lithium-ion battery cell)，包括：
26、·依照根据本专利技术的方法形成的预锂化电极；
27、·正电极，包括金属、优选过渡金属的氧化物；和
28、·电解质，其中所述电解质选自固体电解质、液体电解质或聚合物电解质。
29、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，预锂化电极和正电极中的每一个处于完全充电位置。
30、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，预锂化电极和正电极中的每一个处于部分充电位置。
31、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，预锂化电极在完全充电位置被完全锂化，正电极在完全充电位置被完全去锂化。
32、本专利技术不限于在要求保护的方法中使用li-pet片材。因此，更一般地说，本专利技术提供了一种预锂化电极的制作方法，包括：
33、·与包括阳极材料层的预制电极相邻地设置包括锂金属层的载体基材；
34、·将所述阳极材料层的表面与所述锂金属层的表面接触；和
35、·将所述锂金属层和所述预制电极一起压延。
36、在结合上述或以下任何实施方案的优选实施方案中，载体基材是pet基材。
37、在结合上述或以下任何实施方案的另一优选实施方案中，载体基材是片材。对于包括使用li-pet片材的所要求保护的方法而列出的上述优选实施方案也适用于包括使用载体基材的方法。
38、在结合上述或以下实施方案的优选实施方案中，该方法以卷对卷工艺来实施。本文中使用的术语“片材”旨在指定施加锂至其上的柔性材料。该术语不限于特定的几何形状，如层，还包括卷绕成卷的材料。
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【技术保护点】
1.一种预锂化电极的制作方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中PET层进一步包括脱模层，所述脱模层的厚度优选为约0.005μm至约1μm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，进一步包括将前辊加热到约40℃至约75℃范围内的温度，优选约60℃至约70℃，特别是约65℃。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，进一步包括将后辊加热到约40℃至约75℃、优选约60℃至约70℃范围内的温度，特别是约65℃。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中预制电极是包括Cu载体箔的负电极，所述Cu载体箔的厚度优选为约6μm至约12μm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中预制电极是包含碳质材料、硅、氧化硅或其组合的负电极，所述碳质材料优选选自天然石墨、人造石墨或其组合。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中预制电极是具有涂层的负电极，所述涂层优选包括SiOyCz，其中y为0至2，z为0或1。
9.根据权利要求8所述的方法，其中涂层是双面涂层和/或具有约10μm至约80μm的厚度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中压延辊之间的间隙为约160μm至约200μm，优选约170μm至约190μm，更优选约180μm。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，进一步包括将预锂化电极引入到电化学单元中，所述电化学单元进一步包括正电极、隔膜和电解质。
12.一种锂离子电池单元，包括：
13.根据权利要求12所述的锂离子电池单元，其中预锂化电极和正电极中的每一个处于完全充电位置，优选地其中预锂化电极在完全充电位置被完全锂化，并且正电极在完全充电位置被完全去锂化。
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【技术特征摘要】
1.一种预锂化电极的制作方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中pet层进一步包括脱模层，所述脱模层的厚度优选为约0.005μm至约1μm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，进一步包括将前辊加热到约40℃至约75℃范围内的温度，优选约60℃至约70℃，特别是约65℃。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，进一步包括将后辊加热到约40℃至约75℃、优选约60℃至约70℃范围内的温度，特别是约65℃。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中预制电极是包括cu载体箔的负电极，所述cu载体箔的厚度优选为约6μm至约12μm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中预制电极是包含碳质材料、硅、氧化硅或其组合的负电极，所述碳质材料优选选自天然石墨、...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·席勒，T·宗德，R·克拉夫特，A·阿德尔，R·劳恩，
申请(专利权)人：百合电动飞机公司，
类型：发明
国别省市：
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