一种超薄金属锂带的制备方法与流程

本发明属于锂电池关键材料技术领域，具体涉及一种超薄金属锂带的制备方法。

背景技术：

随着新能源汽车的迅猛发展，对电池的能量密度和功率密度的要求越来越高。金属锂负极材料具备极高的理论容量（3800mah/g），是提高锂电池能量密度的理想负极材料。

为了提高电池的功率密度，需要使用可大倍率放电的超薄正极及与之容量匹配的超薄负极，但商业化的电池级金属锂普遍较厚，均在100μm以上；仅少量厂家可提供厚度50～100μm、宽度仅为10～50mm的金属锂，不仅价格高昂、锂的表面状态较差，且难以满足电池尺寸要求。

最近，有专利采用熔融流延法制备超薄金属锂，但液态锂的粘度低，难以精确控制涂覆锂层的厚度及尺寸，需用双辊压片机根据厚度进行压延，本质上与辊轧制备金属锂相同。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述超薄金属锂制备方法的不足，提供了一种从本质上有所改变的超薄金属锂带的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超薄金属锂带的制备方法，在高纯氩气氛围下，将锂锭加热至熔融状态后，加入0.5～10wt%的导电剂后充分搅拌，调节熔锂罐中气体压力将液态锂挤出至涂布模头，精确控制液态浆料挤出速度、模头的移动速度及导电基材放卷速度，在导电基材上涂布锂膜，经自然冷却或风冷后收卷，得到总厚度为10～100μm不含导电基材的单面覆锂超薄金属锂带。

所述的一种超薄金属锂带的制备方法，进一步的步骤如下：

a，连通熔锂除杂罐、熔锂罐和涂布设备，在涂布设备内设置收放卷装置，将高纯氩气通入熔锂除杂罐中净化后通入熔锂罐，使氩气中的微量水、氧、氮、二氧化碳等杂质气体与熔融锂充分反应而纯化氩气，保证熔锂罐、涂布设备内水、氧、氮的含量低于10ppm；

b，在高纯氩气氛围下，将锂锭放入熔锂罐，加热至锂锭完全熔化；

c，将0.5～10wt%的导电剂充分干燥直至水分含量低于10ppm，放入熔锂罐中，在充分搅拌下将导电剂缓慢加入熔融锂，形成液态的均匀浆料；

d，缓慢调节熔锂罐中氩气压力至0.35～0.6mpa，将液态浆料挤出至涂布模头，开启涂布机，根据涂布宽度，精确控制液态浆料挤出速度、模头的移动速度及导电基材放卷速度，在导电基材上涂布锂膜，经风冷后收卷，制备总厚度为10～100μm不含导电基材的单面覆锂超薄金属锂带。

所述的一种超薄金属锂带的制备方法，其导电基材为铜箔、镍箔或微孔铜箔、微孔镍箔。

所述的一种超薄金属锂带的制备方法，其导电剂为炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳m管或石墨烯。

所述的一种超薄金属锂带的制备方法，与液态锂接触的设备均选用熔融锂惰性的纯铁、316l不锈钢等材料或电镀镍层予以保护。

本发明具有的优点和积极效果如下：

1、本发明通过在熔融锂添加导电剂调节液体粘度，调节液态锂的挤出速度、导电基材的走带速度即可实现液态锂涂布厚度、尺寸的精确控制，避免了价格高昂的高精度辊轧设备的使用，降低生产成本，同时提高厚度的均一性。

2、本发明避免了传统冷挤压法易出现的金属锂带易变色的问题。

附图说明

图1是为实施本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，为了对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将高纯氩气通入熔锂除杂罐中净化后通入熔锂罐，保障熔锂罐、涂布环境中水、氧、氮的含量低于10ppm；通过过渡舱将清洗、充分干燥后的9μm铜箔装入涂布设备上的收放卷装置上；将锂锭放入熔锂罐，加热至锂锭完全熔化；将炭黑（1.5wt%）充分干燥直至水分含量低于10ppm，放入熔锂罐中；在充分搅拌下将炭黑缓慢加入熔融锂，形成液态锂/炭黑的均匀浆料；缓慢调节熔锂罐中氩气压力至0.35mpa，将液态锂/炭黑浆料挤出至涂布模头；开启涂布机，调节液态锂/炭黑浆料挤出速度至10ml/min，模头的移动速度为2m/min，铜箔放卷速度4m/min，在铜箔上涂布锂膜，经风冷后收卷，制备宽度100mm、总厚度30μm的超薄金属锂。

实施例2

将高纯氩气通入熔锂除杂罐中净化后通入熔锂罐，保障熔锂罐、涂布环境中水、氧、氮的含量低于10ppm；通过过渡舱将清洗、充分干燥后的12μm微孔铜箔装入涂布设备上的收放卷装置上；将锂锭放入熔锂罐，加热至锂锭完全熔化；将炭黑（10wt%）充分干燥直至水分含量低于10ppm，放入熔锂罐中；在充分搅拌下将炭黑缓慢加入熔融锂，形成液态锂/炭黑的均匀浆料；缓慢调节熔锂罐中氩气压力至0.6mpa，将液态锂/炭黑浆料挤出至涂布模头；开启涂布机，调节液态锂/炭黑浆料挤出速度、模头的移动速度、及12μm微孔铜箔放卷速度，在微孔铜箔上涂布锂膜，经风冷后收卷，制备宽度100mm、总厚度110μm的超薄金属锂。

需要申明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种超薄金属锂带的制备方法，本发明在熔融锂锭添加导电剂增加液态锂的粘度，精确控制液态浆料挤出速度、模头的移动速度及导电基材放卷速度，将液态锂涂布在超薄铜箔上，制备符合尺寸要求的超薄金属锂带。采用本发明可制备厚度10～100μm的超薄金属锂带（不含导电基材）。

技术研发人员：杨杰;谭谋;李正;程冰冰;田文增
受保护的技术使用者：武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所）
技术研发日：2018.08.09
技术公布日：2019.02.15