【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种锂铜复合集流体、负极极片和锂离子电池。
技术介绍
1、清洁新能源的研究和开发已成为实现我国双碳目标的关键，锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命等特点受到了广泛关注。目前，锂离子电池负极材料石墨有5-10％的首次不可逆锂损失，而对于高容量负极材料，首次锂损失甚至更高(硅的不可逆容量损失达15-35％)。为了解决这个问题，人们研究了预锂化。对电极材料进行补锂，抵消形式sei膜造成的不可逆锂损失，以提高电池的总容量和能量密度。稳定的sei膜是延长电池循环寿命的主要因素，且锂离子电池在充放电过程中sei膜的形成与破坏会持续不断地消耗锂离子，从而导致锂离子电池的首次库伦效率低和循环寿命短。针对上述问题，目前最有效的解决方法就是预锂化。
2、市场对高端动力、储能电池的需求正在扩大，更高能量密度和长循环的追求驱使着动力电池厂商应用新技术，不断向业内“天花板”发起挑战。预锂化技术的应用会带来产品优势或成电池企业争夺供应链话语权的新发力点。预锂化可以提升电池能量密度和循环寿命，在动力电池领域应用前景广。由于预锂化方向十分明确，国内外企业积极探索，但面临技术难度大、成本高、商业化难的挑战，都在寻找成本最低，安全性最高的预锂化方案。
3、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种锂铜复合集流体、负极极片和锂离子电池，以解决现有技术中预锂化技术难度大、成本高、商业化难的问题。
2、为了实现上述
3、进一步地，含锂颗粒包括锂合金颗粒和/或惰性锂颗粒；其中，锂合金颗粒包括锂锡合金、锂镁合金、锂铝合金、锂硅合金、锂银合金、锂铋合金、锂锰合金、锂镉合金、锂硼合金、锂铟合金、锂锌合金、锂锡银合金、锂银硅合金或锂硼锌合金中的至少一种；优选锂合金颗粒中锂单质的含量≥70％，进一步优选≥80％；惰性锂颗粒包括内核和包覆于内核表面的包覆层，内核的材料为锂单质，包覆层的材料为碳酸锂，优选碳酸锂在惰性颗粒中的质量占比为2-5％，优选为3％。
4、进一步地，含锂颗粒的容量≥600mah/g，嵌锂电位＜0.1v。
5、进一步地，多孔铜箔的平均孔径为20-200μm，进一步优选为60-150μm；和/或，多孔铜箔的平均孔径为20-200μm，进一步优选为60-150μm；和/或，所述多孔铜箔的开孔率为20％-70％。
6、进一步地，有机高分子层的厚度为1-10μm，优选为3-6μm。
7、进一步地，有机高分子层的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚硅氧烷、聚三亚甲基碳酸酯、聚碳酸酯、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸亚乙烯酯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚苯硫醚、聚对苯醌中的至少一种。
8、进一步地，铜锂复合层的厚度为2-8μm；和/或，富锂层的厚度为3-200μm；和/或，锂铜复合预锂层中，铜的质量含量为12％-88％，锂的质量含量为12-88％。
9、根据本申请的第二个方面，还提供了一种锂铜复合集流体的制备方法，该制备方法包括：步骤s1，将多孔铜箔辊压在有机膜的一侧或两侧，得到有机膜-铜复合集流体；步骤s2，将锂源颗粒分散在有机膜-铜复合集流体的表面，再对锂源颗粒进行辊压使得锂源颗粒部分填充在多孔铜箔的孔隙中形成含锂颗粒，部分形成附着于多孔铜箔表面的富锂层，得到锂铜复合集流体。
10、进一步地，锂源颗粒的平均粒径为1-150μm。
11、进一步地，锂源颗粒包括锂合金颗粒和/或惰性锂颗粒；锂合金颗粒包括锂锡合金、锂镁合金、锂铝合金、锂硅合金、锂银合金、锂铋合金、锂锰合金、锂镉合金、锂硼合金、锂铟合金、锂锌合金、锂锡银合金、锂银硅合金或锂硼锌合金中的至少一种；优选锂合金颗粒中锂单质的含量≥70％，进一步优选≥80％；惰性锂颗粒包括内核和包覆于内核表面的包覆层，内核的材料为锂单质，包覆层的材料为碳酸锂，优选碳酸锂在惰性锂颗粒中的质量占比为2-5％，优选为3％。
12、根据本申请的第三个方面，还提供了一种负极极片，该负极极片包括锂铜复合集流体和负极活性物质层，其中，锂铜复合集流体为上述第一方面提供的锂铜复合集流体，且负极活性物质层附着于铜锂复合预锂层的表面。
13、进一步的，负极活性物质层包括导电剂、粘合剂和负极活性物质，其中，负极活性物质包括石墨、硅碳复合材料、硅氧复合材料、锡基材料、硬碳、软碳或中间碳微球中的至少一种；粘合剂包括ptfe、etef、fep中的至少一种；导电剂包括乙炔黑、科琴黑、导电石墨、卡博特炭黑或super p中的至少一种。
14、进一步地，负极极片的制备方法包括：先将负极活性物质、粘合剂和导电剂进行干法混合，得到负极材料混合物，再将负极材料混合物热压到锂铜复合集流体的表面，得到负极极片。
15、根据本申请的第四个方面，提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述第一方面提供的锂铜复合集流体或上述第三方面提供的负极极片。
16、应用本申请的技术方案，本申请提供的锂铜复合集流体，采用锂铜复合预锂层作为预锂剂，不仅能够对负极进行精确补锂，而且能够提供稳定的电子通路，有效缓解因含锂颗粒消耗造成电子通路断开而产生的死锂问题，提高预锂剂的利用率。此外，该铜锂复合预锂层具有一定的刚性、粘性、延展性以及较高粗糙度的特性，不仅能够与有机高分子层紧密结合，还利于与负极活性物质层紧密结合，进而提高极片的稳定性，提高电池的首次昆仑效率和循环性能。
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1.一种锂铜复合集流体，其特征在于，所述锂铜复合集流体包括层叠设置的锂铜复合预锂层和有机高分子层，所述锂铜复合预锂层设置于所述有机高分子层的一侧或两侧，其中，所述锂铜复合预锂层包括层叠设置的铜锂复合层和富锂层，所述铜锂复合层设置于所述有机高分子层和所述富锂层之间，所述铜锂复合层包括多孔铜箔和填充在所述多孔铜箔的孔隙中的含锂颗粒；且所述富锂层和所述含锂颗粒的材料相同。
2.根据权利要求1所述的锂铜复合集流体，其特征在于，所述含锂颗粒包括锂合金颗粒和/或惰性锂颗粒；
3.根据权利要求1所述的锂铜复合集流体，其特征在于，所述多孔铜箔的平均孔径为20-200μm，进一步优选为60-150μm；
4.根据权利要求1所述的锂铜复合集流体，其特征在于，所述有机高分子层的厚度为1-10μm，优选为3-6μm；
5.根据权利要求1至4中任一项所述的锂铜复合集流体，其特征在于，所述铜锂复合层的厚度为2-8μm；
6.一种权利要求1至5中任一项所述的锂铜复合集流体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
7.根据权利要求6所述的
8.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括锂铜复合集流体和负极活性物质层，其中，所述锂铜复合集流体为权利要求1至5中任一项所述的锂铜复合集流体，且所述负极活性物质层附着于所述铜锂复合预锂层的表面。
9.根据权利要求8所述的负极极片，其特征在于，所述负极活性物质层包括导电剂、粘合剂和负极活性物质，其中，所述负极活性物质包括石墨、硅碳复合材料、硅氧复合材料、锡基材料、硬碳、软碳或中间相碳微球中的至少一种；
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1至5中任一项所述的锂铜复合集流体或权利要求8或9所述的负极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种锂铜复合集流体，其特征在于，所述锂铜复合集流体包括层叠设置的锂铜复合预锂层和有机高分子层，所述锂铜复合预锂层设置于所述有机高分子层的一侧或两侧，其中，所述锂铜复合预锂层包括层叠设置的铜锂复合层和富锂层，所述铜锂复合层设置于所述有机高分子层和所述富锂层之间，所述铜锂复合层包括多孔铜箔和填充在所述多孔铜箔的孔隙中的含锂颗粒；且所述富锂层和所述含锂颗粒的材料相同。
2.根据权利要求1所述的锂铜复合集流体，其特征在于，所述含锂颗粒包括锂合金颗粒和/或惰性锂颗粒；
3.根据权利要求1所述的锂铜复合集流体，其特征在于，所述多孔铜箔的平均孔径为20-200μm，进一步优选为60-150μm；
4.根据权利要求1所述的锂铜复合集流体，其特征在于，所述有机高分子层的厚度为1-10μm，优选为3-6μm；
5.根据权利要求1至4中任一项所述的锂铜复合集流体，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘超辉，李圆圆，谢强胜，王辉，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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