基于多孔锂金属补锂的锂离子电池的制作方法

本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种基于多孔锂金属补锂的锂离子电池。

背景技术：

随着锂离子电池在消费电子领域、储能领域和新能源汽车领域的应用和发展，电芯能量密度受到越来越大的挑战。

目前，作为锂离子电池主要的负极活性材料，石墨类材料的理论容量为372mAh/g，首次效率在90％左右，已经无法满足目前能量密度提高的要求。目前，为提升电芯能量密度，多使用具有较高的理论克容量的硅基材料，其中，硅负极的理论容量为4198mAh/g，氧化亚硅的理论容量为1964mAh/g，但是，业内对此类材料的研究表明，该类材料的首次效率较低(65％-85％)。无论是石墨负极或是硅负极，形成SEI膜都需要消耗一部分来自正极的锂离子，影响正极材料的容量发挥。为弥补形成SEI膜消耗的那部分锂离子，提高电芯的首次库伦效率，业界最常用的方法是对电芯进行预补锂。

金属锂负极被业内认为是高能量密度电池的最终解决方案，金属锂的理论比容量为3860mAh/g，锂金属作为锂离子电池的负极具有天然的优势，既可作为负极，亦可补偿正极活性物质在电池充放电过程中造成的锂源的损失。

金属锂作为电芯预补锂锂源使用时，为降低金属锂的界面阻抗，需提高金属锂与电解质的接触面积。另外，如何保持电芯补锂过程中负极片/金属锂/电解液三者的界面接触，最大程度的发挥预补锂效果，一直是研究者关注的重点。

但是，以目前的锂离子电芯的制备工艺看，金属锂一直以箔片或粉末的形式使用，该类电池制备方法或金属锂的活性面积受限制，或负极片/金属锂/电解液三者的界面接触不均衡，或步骤繁琐条件苛刻不利于工业生产，或多或少的限制了金属锂负极的大规模应用。

如何保持电芯补锂过程中负极片/金属锂/电解液三者的界面接触，最大程度的发挥预补锂效果，一直是研究者关注的重点。因此，锂离子领域亟待开发出一种简易的高能量密度电芯制备技术，其可以有效改善锂金属负极使用效率，提升和均衡负极片/金属锂/电解液三者的接触面积，减少电芯活化过程死锂的几率，提升补锂效率，进而提升电芯综合性能，同时简化生产工艺流程，提升生产效率。

技术实现要素：

本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于多孔锂金属补锂的锂离子电池，可以提高和均衡负极片/金属锂/电解液三者的接触面积，锂离子电芯预补锂时，可以有效提升锂金属的使用效率及预补锂的均匀性。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现一种基于多孔锂金属补锂的锂离子电池，包括正极片、负极片和极耳，其特征是：所述负极片上下表面贴附有网状多孔锂金属箔片，作为预补锂电池锂源的网状多孔锂金属箔片采用锂金属丝编织呈网状并通过原位压制构成网状多孔锂金属箔片。

所述网状多孔锂金属箔片的孔径为1-2000微米，厚度为1-4000微米。

所述锂金属丝直径为2微米-2000微米。

所述网状多孔锂金属箔片的编织结构为二维结构或三维结构，锂金属丝选用单根锂丝或两根或两根以上的组合锂丝。

所述网状多孔锂金属箔片的编织结构为经纬网络结构、菱形网络结构或赫格利斯结构的二维结构，或三维四向结构、三维五向结构的三维结构。

所述正极与复合锂金属负极之间通过弯曲环绕的隔膜相隔构成叠片型或卷绕型复合锂金属箔的锂离子电池极组。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型采用将锂金属网通过碾压将锂网原位压制成的网状多孔锂片，应用于基于补锂技术的电池体系中，提升和均衡了负极片/金属锂/电解液三者的接触面积，可以有效改善锂金属负极使用效率，最大程度的发挥预补锂效果；简化了多孔锂金属箔的制作流程，规避了过程失效风险，有助于多孔锂金属负极的大规模生产和应用。

附图说明

图1是多孔锂金属箔片的结构示意图；

图2是本实用新型叠片型锂离子电池极组的结构示意图；

图3是本实用新型卷绕型锂离子电池极组结构示意图。

图中：1、网状多孔锂金属箔片，2、正极片，3、负极片，4、隔膜，5、极耳6、锂金属丝。

具体实施方式

以下结合较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式详述如下：详见附图，本实施例提供了一种基于多孔锂金属补锂的锂离子电池，包括正极片2、负极片3和极耳5，常规负极为夹心层的三层夹心负极结构和常规电池采用的正极、隔膜、极耳及其常规电池极组结构，所述负极片上下表面贴附有网状多孔锂金属箔片1，作为预补锂电池锂源的网状多孔锂金属箔片采用锂金属丝6编织呈网状并通过原位压制构成网状多孔锂金属箔片。所述正极与复合锂金属负极之间通过弯曲环绕的隔膜4相隔构成叠片型或卷绕型复合锂金属箔的锂离子电池极组。

所述网状多孔锂金属箔片的孔径为1-2000微米，厚度为1-4000微米。

所述锂金属丝直径为2微米-2000微米。

所述网状多孔锂金属箔片的编织结构为二维结构或三维结构，锂金属丝选用单根锂丝或两根或两根以上的组合锂丝。所述网状多孔锂金属箔片的编织结构为经纬网络结构、菱形网络结构或赫格利斯结构的二维结构，或三维四向结构、三维五向结构的三维结构。

实施例1

详见附图2，(1)正极使用高容量NCA，负极使用石墨掺硅，按照锂离子电池的常规制备方法，制备正负极极片、隔膜、电液及其他锂离子电池组件，备用。针对该正负极体系，正极涂布量为20mg/cm2时，根据高含量硅基负极，规定15％补锂量时，考虑多孔锂金属负极孔隙率不同，所需多孔锂金属规格如下表所示：

(2)首先根据步骤(1)中计算结果，选取直径为30微米的锂丝，并将锂丝编织成相应面密度的锂网。将上述制备的锂网压制为不同孔隙率的网状多孔锂金属箔(图1)。

(3)将制备好一定厚度的网状多孔锂金属负极贴附于步骤(1)中制备的负极片上，形成的组合负极片，作为锂离子电池负极片，进行叠片，得锂离子电池叠片极组，并进行装配等电池组装流程，制作锂离子电池。

实施例2

详见附图3，(1)正极使用高电压钴酸锂，负极使用石墨掺硅，按照锂离子电池的常规制备方法，制备正负极极片、隔膜、电液及其他锂离子电池组件，备用。针对该正负极体系，正极涂布量为20mg/cm2时，根据硅基负极，规定15％补锂量时，考虑多孔锂金属负极孔隙率不同，所需多孔锂金属规格如下表所示：

(2)首先根据步骤(1)中计算结果，选取直径为30微米的锂丝，并将锂丝编织成相应面密度的锂网。将上述制备的锂网压制为不同孔隙率的网状多孔锂金属箔。

(3)将制备好一定厚度的网状多孔锂金属负极贴附于步骤(1)中制备的负极片上，形成的组合负极片，作为锂离子电池负极片，卷绕得锂离子电池卷绕极组，并进行装配、化成等电池组装流程，制作锂离子电池。

上述参照实施例对该一种基于多孔锂金属补锂的锂离子电池进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。