一种锂带及其制备方法和装置与流程

1.本技术属于电池材料技术领域，具体涉及一种锂带及其制备方法和装置。


背景技术：

2.锂电池生产过程中，在化成工序首次充放电时，有机电解液会在石墨等负极表面还原分解，形成固体电解质相界面(sei)膜，永久的消耗大量来自正极的锂，造成首次循环的库伦效率(ice)偏低，降低了锂离子电池的容量和能量密度；因此，需要对电极极片进行补锂，抵消形成sei膜造成的不可逆锂损耗，以提高电池的总容量和能量密度。目前用于补锂的锂带大多采用对金属表现为惰性的金属膜或聚合物膜作为支撑体，但现有的锂带是锂金属与支撑体整面贴合，锂金属在支撑体表面不能形成特定的形状，而整面的锂金属直接应用在极片时通常是过量的，不但会造成极片的析锂而引发电池短路，而且还造成了锂金属的浪费，增加成本。


技术实现要素：

3.发明目的：本技术提供一种锂带制备方法，用于解决现有锂带中锂金属不能按照既定的形状复合在支撑体上的问题；本技术的另一目的在于提供一种通过上述制备方法得到的锂带；本技术的另一目的在于提供用于制备上述锂带的装置。
4.技术方案，本技术的一种锂带制备方法，包括以下步骤：
5.提供第一载体膜，对所述第一载体膜进行预处理，使所述第一载体膜的表面形成第一区域和第二区域；
6.对所述第二区域进行表面处理，得到支撑体；
7.提供补锂材料，所述补锂材料包括锂金属层，所述补锂材料与所述支撑体复合，使所述锂金属层填充于所述第一区域，制备得到锂带。
8.在一些实施例中，将所述补锂材料与所述支撑体复合之前，还包括：
9.提供第二载体膜，所述补锂材料位于所述第一载体膜和所述第二载体膜之间，通过所述第二载体膜和所述第一载体膜贴合，实现所述锂金属层填充于所述第一区域。
10.在一些实施例中，所述第二载体膜用于补锂材料复合过程中对锂金属层的保护。
11.在一些实施例中，所述第一载体膜选自聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜中的任一种；所述第二载体膜选自聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜中的任一种。
12.在一些实施例中，对所述第一载体膜进行预处理的步骤，包括：
13.通过蚀刻、丝印或涂层中的任一种方式，在所述第一载体膜上形成固定形状，所述固定形状所在的区域作为所述第一区域，所述固定形状以外的区域作为所述第二区域。
14.在一些实施例中，第一区域与第二区域不存在重合的区域，第一区域用于形成特定形状的锂金属层，第二区域上不形成锂金属层。
15.在一些实施例中，所述固定形状包括圆形、方形、菱形、三角形中的任一种。
16.在一些实施例中，对所述第二区域进行表面处理的步骤，包括：
17.在所述第二区域上涂覆表面活性剂，通过调节所述第二区域的表面张力，以降低所述第二区域的附着力。
18.在一些实施例中，通过表面活性剂对第二区域进行表面处理，使得第二区域和锂金属在接触后不具有粘性。
19.在一些实施例中，所述表面活性剂包括非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂选自聚氧乙烯型、多元醇型、烷醇酰胺型、聚醚型、氧化胺型中的至少一种。
20.在一些实施例中，所述第二载体膜和所述第一载体膜贴合的步骤中，所述贴合具体是指：通过压延的方式将所述第二载体膜与所述第一载体膜进行贴合。
21.在一些实施例中，本技术还提供一种锂带，所述锂带由上述的锂带制备方法制备获得。
22.在一些实施例中，所述的锂带包括：
23.支撑体，所述支撑体包括第一区域和第二区域；
24.锂金属层，所述锂金属层填充于所述第一区域；
25.其中，所述第一区域与所述支撑体的面积比为0.1～0.9:1。
26.在一些实施例中，本技术还提供一种用于实施上述方法的装置，包括：第一放卷辊、第一收卷辊、第二放卷辊、第二收卷辊、第一压延辊、第二压延辊、第三放卷辊和第三放卷辊；
27.所述第一压延辊和所述第二压延辊对应设置；
28.所述第一放卷辊上设置所述支撑体，所述支撑体自所述第一放卷辊向所述第一收卷辊移动，并覆盖所述第一压延辊对应所述第二压延辊的位置；
29.所述第二放卷辊上设置所述第二载体膜，所述第二载体膜自所述第二放卷辊向所述第二收卷辊移动，并覆盖所述第二压延辊对应所述第一压延辊的位置；
30.在所述第一压延辊和所述第二压延辊对应设置的间隙中设置所述补锂材料；所述支撑体、所述第二载体膜和所述补锂材料进入所述间隙被压薄延展，使得所述锂金属层填充于所述第一区域。
31.在一些实施例中，所述第一压延辊和所述第二压延辊的旋转方向相反，所述第一压延辊的旋转速度大于所述第二压延辊的旋转速度。
32.在一些实施例中，所述第一放卷辊、所述第一收卷辊和所述第一压延辊的轴心的连线呈三角形；和/或
33.所述第二放卷辊、所述第二收卷辊和所述第二压延辊的轴心的连线呈三角形。
34.有益效果：与现有技术相比，本技术的一种锂带制备方法，包括：提供第一载体膜，对第一载体膜进行预处理，使第一载体膜的表面形成第一区域和第二区域；对第二区域进行表面处理，得到支撑体；提供补锂材料，补锂材料包括锂金属层，补锂材料与支撑体复合，使锂金属层填充于第一区域，制备得到锂带。本技术的制备方法，通过对载体膜进行预处理可以形成具有特定形状的第一区域，同时对第二区域进行表面张力的调整，最终实现了锂金属能按照既定的形状复合在载体膜上，不仅可以保证锂带在后续补锂过程中不过量，提高锂电池性能，同时还大幅减少了锂金属材料的消耗，节约了成本。
35.可以理解的是，与现有技术相比，本技术实施例提供的锂带以及实施锂带制备方法的装置具有上述锂带制备方法的所有技术特征以及有益效果，在此不再赘述。
附图说明
36.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其它有益效果显而易见。
37.图1为本技术实施例提供的一种支撑体的俯视示意图；
38.图2为本技术实施例提供的另一种支撑体的俯视示意图；
39.图3本技术实施例提供的支撑体的侧视示意图；
40.图4为本技术实施例提供的对应图1支撑体的锂带结构示意图；
41.图5为本技术实施例提供的对应图2支撑体的锂带结构示意图；
42.图6为本技术实施例提供的装置结构示意图；
43.图7为本技术实施例提供的锂带制备方法的流程示意图；
44.附图标记，1-第一放卷辊，2-第一收卷辊，3-第二放卷辊，4-第二收卷辊，5-第一压延辊，6-第二压延辊，100-支撑体，101-第一区域，102-第二区域，103-第一载体膜，200-补锂材料，201-锂金属层，300-第二载体膜。
具体实施方式
45.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
46.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。
47.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。
48.参见图7，提供了一种锂带制备方法，包括：
49.s1，提供第一载体膜103，对第一载体膜103进行预处理，使第一载体膜103的表面形成第一区域101和第二区域102；
50.s2，对第二区域102进行表面处理，得到支撑体100；
51.s3，提供补锂材料200，补锂材料200包括锂金属层201，将补锂材料200与支撑体100复合，使锂金属层201填充于第一区域101，制备得到锂带。
52.在一些实施例中，锂带制备方法通过对第一载体膜103进行预处理可以形成具有特定形状的第一区域101，同时对第二区域102进行表面张力的调整，最终实现了锂金属层201能按照既定的形状复合在载体膜上，不仅可以保证锂带在后续补锂过程中不过量，提高
锂电池性能，同时还大幅减少锂金属材料的消耗，节约了成本。
53.在一些实施例中，s1中，对第一载体膜103进行预处理的步骤，包括：通过蚀刻、丝印或涂层中的任一种方式，在第一载体膜103上形成固定形状，将固定形状的区域作为第一区域101，将固定形状以外的区域作为第二区域102。
54.在一些实施例中，参见图1和图2，第一区域101和第二区域102共同组成了第一载体膜103；第一区域101对应的固定形状即作为用于锂金属复合的特定形状；第二区域102与第一区域101相互独立，第一区域101和第二区域102之间不存在重合的区域，且第二区域102将第一区域101一一隔开。
55.在一些实施例中，蚀刻是将材料使用化学反应或物理撞击作用而移除的方法，蚀刻可以分为湿蚀刻和干蚀刻两类。
56.在一些实施例中，丝印是将丝织物、合成纤维织物或金属丝网绷在网框上，采用手工刻漆膜或光化学制版的方法制作丝网印版，印刷时通过刮板对丝网印版的挤压形成固定形状。
57.在一些实施例中，涂层的方式具体是指利用溶剂或水将所需要的涂层胶粒等溶解成流涎状，再均匀的涂布以及固化的过程。一般，所形成的涂层的厚度相对于第一载体膜的厚度可以忽略。
58.在一些实施例中，为了满足不同的补锂程度，固定形状可以包括圆形、方形、菱形、三角形中的任一种。固定形状的大小和个数根据需要补锂的量决定。
59.在一些实施例中，s2中，对第二区域102进行表面处理的步骤，包括：
60.在第二区域102上涂覆表面活性剂，通过调节第二区域102的表面张力以降低第二区域102的附着力。
61.在一些实施例中，为了提高如pet膜等载体膜的表面性能，以改善压延的适应性和与锂金属层的结合力，通常采用化学涂布法或物理电晕处理等，但电晕法存在时效性等问题，特别是在高温、高湿的环境里，电晕处理后的载体膜膜张力很容易变化，因此优选的是采用化学涂布法。本实施例中，对第二区域102进行表面处理目的在于，通过控制第一载体膜103的表面张力，降低第二区域102与锂金属层201的结合能力，由于第一区域101是未被处理的，而第二区域102是被处理过的，因此在支撑体100与补锂材料200复合过程中，会使锂金属层201仅形成在第一区域101内，由于第一区域101已经具有特定的固定形状，使得锂金属层201在第一载体膜103上也形成了特定的形状。
62.在一些实施例中，用于调节表面张力的助剂为表面活性性，表面活性性包括非离子表面活性剂，其中，非离子表面活性剂选自聚氧乙烯型、多元醇型、烷醇酰胺型、聚醚型、氧化胺型中的至少一种。
63.在一些实施例中，非离子表面活性剂选自硅油、长链脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺中的任一种或多种的组合。
64.在一些实施例中，s3中，在将补锂材料200与支撑体100复合之前，还包括：提供第二载体膜300，补锂材料200位于第一载体膜103和第二载体膜300之间，通过将第二载体膜300和第一载体膜103贴合，使得补锂材料200与支撑体100复合，并实现锂金属层201填充于第一区域101，第二载体膜300对锂金属层201起保护作用，避免锂金属层201直接与支撑体
100复合时受到损伤。
65.在一些实施例中，参见图3和图6，第一载体膜103选自聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜中的任一种；第二载体膜300选自聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜中的任一种；其中，第一载体膜103和第二载体膜300可以选择相同材质或选择不同材质，聚酯薄膜优选为pet膜。
66.在一些实施例中，将第二载体膜300和第一载体膜103贴合的步骤具体是指通过压延的方式进行。
67.在一些实施例中，参见图3和图6，由于支撑体100和补锂材料200均为薄膜状结构，因此采用压延的方式可以使薄膜状的支撑体100和补锂材料200通过相向旋转着的水平辊筒间隙，并承受挤压和延展作用，同时通过设置第二载体膜300对补锂材料200进行保护，最终可以制备得到具有一定厚度、宽度与表面光洁的锂带。
68.在一些实施例中，由于支撑体100、补锂材料200和第二载体膜300自身的厚度以及用于压延的水平辊筒之间的间隙等因素，所制备得到的锂带的厚度范围在3～5mm。
69.在一些实施中，为了防止压延效应，需要对压延温度、辊筒转速与速比、辊隙、制品厚度等进行控制；其中，压延温度的范围为60～70℃，上辊筒转速为60～80m/min，下滚筒的转速为30～50m/min，上辊筒与下辊筒的速比为1.5～2：1，辊隙尺寸为7～10mm。
70.在一些实施例中，参见图3，所制备的锂带包括支撑体100和锂金属层201，支撑体包括第一区域101和第二区域102；锂金属层201填充于第一区域101内。
71.在一些实施例中，锂金属层201是完全填充在第一区域101内，锂金属层201与第二区域102不重合。
72.在一些实施例中，第一区域101与支撑体100的面积比为0.1～0.9:1。第一区域101与支撑体100的面积比可以反映锂金属层201占整个支撑体100的面积多少，从而确定实际需要的补锂量。第一区域101与支撑体100的面积比可以称之为补锂系数，根据补锂系数的大小可以确定后续工艺的补锂量。
73.在一些实施例中，第一区域101与支撑体100的面积比可以为0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1中的任意一种。
74.参见图6，为用于实现本实施例制备锂带方法的装置，该装置包括第一放卷辊1、第一收卷辊2、第二放卷辊3、第二收卷辊4、第一压延辊5、第二压延辊6；其中，第一压延辊5和第二压延辊6对应设置；第一放卷辊1上设置支撑体100，支撑体100由第一放卷辊1向第一收卷辊2移动，并覆盖第一压延辊5对应第二压延辊6的位置；第二放卷辊3上设置第二载体膜300，第二载体膜300由第二放卷辊3向第二收卷辊4移动，并覆盖第二压延辊6对应第一压延辊5的位置；在第一压延辊5和第二压延辊6对应设置的间隙中设置补锂材料200；支撑体100、补锂材料200和第二载体膜300进入第一压延辊5和第二压延辊6之间的间隙后被压薄延展，使得锂金属层201填充于第一区域101。
75.在一些实施例中，第一压延辊5和第二压延辊6的旋转方向相反，第一压延辊5的旋转速度大于第二压延辊6的旋转速度。
76.在一些实施例中，第一压延辊5的旋转方向为逆时针时，第二压延辊6的旋转方向为顺时针；或者，第一压延辊5的旋转方向为顺时针时，第二压延辊6的旋转方向为逆时针。
77.在一些实施例中，第一压延辊5的旋转速度大于第二压延辊6的旋转速度，这样的
设置用于保证锂金属层201可以充分的与第一区域101接触，达到完全填充的目的。其中，第一压延辊5的旋转速度在60～80m/min，第二压延辊6的旋转速度在30～50m/min。
78.在一些实施例中，第一放卷辊1、第一收卷辊2和第一压延辊5的轴心的连线呈三角形；第二放卷辊3、第二收卷辊4和第二压延辊6的轴心的连线呈三角形。
79.在一些实施例中，通过轴心之间三角形的设置方式可以保证第一放卷辊1、第一收卷辊2和第一压延辊5之间的稳定；也可以保证第二放卷辊3、第二收卷辊4和第二压延辊6之间的稳定，避免由于放卷收卷位置偏差带来的物料损坏等问题。
80.在一些实施例中，通过第一压延辊5和第二压延辊6按图7中所示方向旋转并进行转速上差异控制，使第一放卷辊1提供的支撑体100、第二放卷辊3提供的第二载体膜300以及第三放卷辊7提供的补锂材料200进行复合，使得锂金属层201完全填充在第一区域101内，随后第一收卷辊2对含有特定形状锂金属层的支撑体100进行收卷，得到用于补锂的锂带，同时，部分补锂材料200倍压延至第二载体膜300上，第二收卷辊4对第二载体膜300以及剩余的补锂材料200进行收卷并将含有补锂材料200的第二载体膜300进行回收。
81.实施例1
82.提供一种锂带的制备方法，包括：
83.取pet膜作为第一载体膜103，对pet膜的表面进行干刻蚀，形成了第一区域101和第二区域102，第一区域101为菱形，然后在第二区域102上均匀涂覆硅油，得到支撑体100，具体结构如图1所示。
84.取补锂材料200，补锂材料200为薄膜结构，包括锂金属层201。
85.取pet膜作为第二载体膜300。
86.将支撑体100安装在图7的第一放卷辊1上，使得支撑体100由第一放卷辊1向第一收卷辊2移动，并覆盖第一压延辊5对应第二压延辊6的位置；支撑体100中第一区域101的一侧正对第二压延辊6；然后将第二载体膜300设置在第二放卷辊3上，使第二载体膜300由第二放卷辊3向第二收卷辊4移动，并覆盖第二压延辊6对应第一压延辊5的位置；将补锂材料200设置在第一压延辊5和第二压延辊6之间的间隙处；此时，补锂材料200中锂金属层201的一侧正对第一压延辊5，实现第一区域101与锂金属层201的相对设置。
87.分别启动第一压延辊5和第二压延辊6；控制压延的温度为60℃，第一压延辊5为逆时针旋转，旋转速度为60m/min，第二压延辊6的顺时针旋转，旋转速度为45m/min，支撑体100、补锂材料200和第二载体膜300进入第一压延辊5和第二压延辊6之间后被压薄延展，在第二载体膜300的保护下，使得锂金属层201填充于第一区域101，得到图4所示的锂带。
88.实施例2
89.提供一种锂带的制备方法，包括：
90.取pet膜作为第一载体膜103，对pet膜的表面进行涂层处理，形成了第一区域101和第二区域102，第一区域101为圆形，然后在第二区域102上均匀涂覆硅油，得到支撑体100，具体结构如图2所示。
91.取补锂材料200，补锂材料200为薄膜结构，包括锂金属层201。
92.取pp膜作为第二载体膜300。
93.将支撑体100安装在图7的第一放卷辊1上，使得支撑体100由第一放卷辊1向第一收卷辊2移动，并覆盖第一压延辊5对应第二压延辊6的位置；支撑体100中第一区域101的一
侧正对第二压延辊6；然后将第二载体膜300设置在第二放卷辊3上，使第二载体膜300由第二放卷辊3向第二收卷辊4移动，并覆盖第二压延辊6对应第一压延辊5的位置；将补锂材料200设置在第一压延辊5和第二压延辊6之间的间隙处；此时，补锂材料200中锂金属层201的一侧正对第一压延辊5，实现第一区域101与锂金属层201的相对设置。
94.分别启动第一压延辊5和第二压延辊6；控制压延的温度为70℃，第一压延辊5为逆时针旋转，旋转速度为80m/min，第二压延辊6的顺时针旋转，旋转速度为40m/min，支撑体100、补锂材料200和第二载体膜300进入第一压延辊5和第二压延辊6之间后被压薄延展，在第二载体膜300的保护下，使得锂金属层201填充于第一区域101，得到图5所示的锂带。
95.以上对本技术实施例所提供的一种锂带及其制备方法和装置进行了详细介绍，本技术中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例的技术方案的范围。