一種鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于鋰離子電池的制備裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置。本實用新型鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置，包括上基板和下基板，在上基板的中間位置設(shè)有上基板槽，上基板槽內(nèi)由里到外依次設(shè)有墊片和鋰片，墊片通過負(fù)極導(dǎo)線與測試系統(tǒng)的負(fù)極端口相連，在下基板的中間位置設(shè)有下基板槽，在下基板槽的內(nèi)表面上設(shè)有一層導(dǎo)電膜層，在下基板槽內(nèi)插有多個導(dǎo)電棒，導(dǎo)電棒的頂部低于下基板槽的開口，在下基板槽上位于導(dǎo)電棒上方鋪有一層隔膜，隔膜的面積比下基板槽面積大，可以全部蓋住上基板槽和下基板槽，下基板槽的導(dǎo)電膜層通過正極導(dǎo)線與測試系統(tǒng)正極端口連接。
【專利說明】
一種鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于鋰離子電池的制備裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池相比其他二次電池具有高電壓、高能量密度、長循環(huán)壽命和安全性能好等優(yōu)勢，成為應(yīng)用最廣泛的可充電電池，目前已經(jīng)占領(lǐng)便攜式電子產(chǎn)品電源市場，并逐漸占領(lǐng)電動汽車等大型移動設(shè)備的動力電池市場。然而，動力鋰電池的性能還遠(yuǎn)不能滿足人們的需求。另一方面，便攜式可穿戴設(shè)備受到人們的追捧，但其所需要高性能的柔性電池是限制其發(fā)展的一個重要因素。無論鋰離子電池作為動力電池還是柔性電池，成本有待降低，能量密度和功率密度都有待進(jìn)一步提高。如何降低電池成本，提高能量密度和功率密度，目前研究的主流方向是提高電極材料本身的性能，包括儲鋰容量、倍率性能等，而已知大部分負(fù)極材料都存在一個重要現(xiàn)象:在鋰離子電池首次充放電過程中，有機電解液會在絕大多數(shù)負(fù)極材料表面發(fā)生還原、分解，形成一層電子絕緣、鋰離子可導(dǎo)的鈍化層so I idelectrolyte interphase,簡稱SEI，從而導(dǎo)致首次不可逆容量大即首次庫侖效率低大部分材料低于80%。目前除了商業(yè)化的石墨負(fù)極材料，其他的焦炭、多孔碳材料，納米材料，柔性電極和復(fù)合電極材料等都存在這種現(xiàn)象，會造成電極材料尤其是正極材料的極大浪費和電池能量和功率密度的降低，嚴(yán)重限制了這些材料的推廣使用。
[0003]針對首次不可逆庫侖效率低的問題，人們提出對負(fù)極進(jìn)行“補鋰”，以彌補首次充放電過程中消耗的用于形成SEI膜的大量鋰離子。根據(jù)“補鋰”方法不同可以分為物理補鋰和電化學(xué)補鋰。物理方法補鋰將鋰金屬加入電解液后，反應(yīng)速度很快;在負(fù)極補鋰時，導(dǎo)致形成的SEI膜不穩(wěn)定，同時負(fù)極材料容易破裂，此外，殘留在電極表面的一些鋰金屬顆粒和鋰金屬反應(yīng)的副產(chǎn)物會形成鋰枝晶，刺穿隔膜而造成電池安全隱患。
[0004]物理補鋰容易造成在以后的循環(huán)中析鋰，導(dǎo)致電池短路，具有安全隱患。電化學(xué)補鋰可以避免以上問題，但目前的方法成效較小，或者工藝繁瑣，成本較高，不適合實際生產(chǎn)推廣。同時目前補鋰工藝都是對整個負(fù)極片的，可能內(nèi)部電極顆粒并沒有得到有效的補鋰，而這些顆粒在以后的循環(huán)中同樣會消耗大量鋰離子以形成SEI膜，因此有必要對負(fù)極材料顆粒進(jìn)行有效補鋰，有必要采用更簡單的方法，運用電化學(xué)補鋰-預(yù)形成SEI膜的思路，實現(xiàn)對電極材料的補鋰。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案為:
[0007]—種鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置，包括上基板和下基板，上基板和下基板通過緊固部件緊固連接，在上基板或者下基板上開設(shè)有密封圈槽，在密封圈槽內(nèi)設(shè)有密封件，在上基板的中間位置設(shè)有上基板槽，上基板槽內(nèi)由里到外依次設(shè)有墊片和鋰片，墊片通過負(fù)極導(dǎo)線與測試系統(tǒng)的負(fù)極端口相連，在下基板的中間位置設(shè)有下基板槽，下基板槽和上基板槽匹配設(shè)置且下基板槽比上基板槽深，在下基板槽的內(nèi)表面上設(shè)有一層導(dǎo)電膜層，在下基板槽內(nèi)插有多個導(dǎo)電棒，導(dǎo)電棒的頂部低于下基板槽的開口，在下基板槽上位于導(dǎo)電棒上方鋪有一層隔膜，隔膜的面積比下基板槽面積大，可以全部蓋住上基板槽和下基板槽，下基板槽的導(dǎo)電膜層通過正極導(dǎo)線與測試系統(tǒng)正極端口連接。
[0008]所述的上基板和下基板的材料可以為金屬、塑料或者樹脂，形狀為圓形、矩形、多邊形或者不規(guī)則形。
[0009]所述的緊固部件為螺絲、法蘭或扣式緊扣裝置。
[0010]所述的密封圈槽可以為圓形或矩形，密封件為密封圈或者密封條。
[0011 ]所述的墊片為不銹鋼墊片。
[0012]所述的導(dǎo)電膜層為銅箔、鋁箔或者石墨紙，或者在下基板槽內(nèi)表面電鍍或涂覆一層金屬層。
[0013]所述的導(dǎo)電棒為實心或空心棒。
[0014]本實用新型采用上述技術(shù)方案，從鋰離子電池充放電過程及SEI膜的形成機理入手，將粉末負(fù)極材料和導(dǎo)電劑均勻混合后，裝入測試裝置中，注入電解液，加上隔膜、對電極等組成模擬電池，連接外電路，控制電流密度，緩慢進(jìn)行充放電數(shù)次，負(fù)極顆?；蛉嵝噪姌O片上形成SEI膜，實現(xiàn)對負(fù)極材料的補鋰。本實用新型裝置可以用于對負(fù)極材料實現(xiàn)補鋰，裝配的電池電極片的庫侖效率較高和循環(huán)性能較好，可消除鋰離子電池中電極不可逆容量影響，從而實現(xiàn)減少電極材料浪費、提高電池能量密度。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:1、步驟簡單、易于操作以及裝置可重復(fù)利用；2、補鋰之后，對于負(fù)極材料，就可以按傳統(tǒng)的方法，加入粘結(jié)劑的溶液，混合均勻制備電極漿料，制備電極片;對于柔性電極片，可以直接作為負(fù)極片使用，十分方便;3、效果明顯，負(fù)極材料表面或者柔性負(fù)極片表面預(yù)形成了SEI膜，在裝入完整電池后，電池的首次庫侖效率接近97-100% ;4、大大減少材料浪費，同時提高電池能量密度和功率密度等性能。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，一種鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置，包括由塑料材料制成的圓形上基板I和由塑料材料制成的圓形下基板2，在上基板I的小表面圓周設(shè)置四個螺絲3，在下基板2上與插桿對應(yīng)的地方設(shè)有四個插口，螺絲3插在插口內(nèi)，在上基板I上開設(shè)有圓形密封圈槽4，在圓形密封圈槽4內(nèi)設(shè)有密封圈5，在上基板I的中間位置設(shè)有上基板槽6，上基板槽6內(nèi)由里到外依次設(shè)有不銹鋼墊片7和鋰片8，墊片7通過負(fù)極導(dǎo)線9與測試系統(tǒng)的負(fù)極端口相連，在下基板2的中間位置設(shè)有下基板槽10，下基板槽10和上基板槽6匹配設(shè)置且下基板槽10比上基板槽6深，在下基板槽10的內(nèi)表面上設(shè)有一層銅箔導(dǎo)電膜層11，在下基板槽10內(nèi)插有多個實心導(dǎo)電棒12，導(dǎo)電棒12的頂部低于下基板槽10的開口，在下基板槽10上位于導(dǎo)電棒12上方鋪有一層隔膜13，隔膜13的面積比下基板槽10面積大，可以全部蓋住上基板槽6和下基板槽10，下基板槽10的導(dǎo)電膜層11通過正極導(dǎo)線14與測試系統(tǒng)正極端口連接。
[0017]本實施例中的上基板I和下基板2的材料還可以為金屬或者樹脂，形狀還可以為矩形、多邊形或者不規(guī)則形。
[0018]本實施例緊固部件3還可以為法蘭或扣式緊扣裝置。
[0019 ]本實施例中的密封圈槽4還可以為矩形，密封件5還可以為密封條。
[0020]本實施例中的導(dǎo)電膜層11還可以為鋁箔或者石墨紙，或者在下基板槽10內(nèi)表面電鍍或涂覆一層金屬層。
[0021]本實施例中的導(dǎo)電棒12還可以為空心棒。
【主權(quán)項】
1.一種鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置，其特征在于:包括上基板(I)和下基板(2)，上基板(I)和下基板(2)通過緊固部件(3)緊固連接，在上基板(I)或者下基板(2)上開設(shè)有密封圈槽(4)，在密封圈槽(4)內(nèi)設(shè)有密封件(5)，在上基板(I)的中間位置設(shè)有上基板槽(6)，上基板槽(6)內(nèi)由里到外依次設(shè)有墊片(7)和鋰片(8)，墊片(7)通過負(fù)極導(dǎo)線(9)與測試系統(tǒng)的負(fù)極端口相連，在下基板(2)的中間位置設(shè)有下基板槽(10)，下基板槽(10)和上基板槽(6)匹配設(shè)置且下基板槽(10)比上基板槽(6)深，在下基板槽(10)的內(nèi)表面上設(shè)有一層導(dǎo)電膜層(11)，在下基板槽(10)內(nèi)插有多個導(dǎo)電棒(12)，導(dǎo)電棒(12)的頂部低于下基板槽(10)的開口，在下基板槽(10)上位于導(dǎo)電棒(12)上方鋪有一層隔膜(13)，隔膜(13)的面積比下基板槽(10)面積大，可以全部蓋住上基板槽(6)和下基板槽(10)，下基板槽(10)的導(dǎo)電膜層(11)通過正極導(dǎo)線(14)與測試系統(tǒng)正極端口連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置，其特征在于:所述的上基板(I)和下基板(2)的材料可以為金屬、塑料或者樹脂，形狀為圓形、矩形、多邊形或者不規(guī)則形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置，其特征在于:所述的緊固部件(3)為螺絲、法蘭或扣式緊扣裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置，其特征在于:所述的密封圈槽(4)可以為圓形或矩形，密封件(5)為密封圈或者密封條。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置，其特征在于:所述的墊片(7)為不銹鋼墊片。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置，其特征在于:所述的導(dǎo)電膜層(II)為銅箔、鋁箔或者石墨紙，或者在下基板槽(10)內(nèi)表面電鍍或涂覆一層金屬層。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負(fù)極材料補鋰裝置，其特征在于:所述的導(dǎo)電棒(12)為實心或空心棒。
【文檔編號】H01M4/04GK205543040SQ201620097015
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月30日
【發(fā)明人】馬燦良, 趙云, 李思殿
【申請人】山西大學(xué)