一种锂离子电池负极极片补锂装置及补锂方法与流程

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极极片补锂装置及补锂方法。

背景技术：

锂离子电池是由正极片、负极片、隔膜以及电解液或电解质组成的可充电电池，具有电压高、能量密度高、循环寿命长及环境友好等特点，被广泛应用于便携式电子设备和电动汽车，并逐渐在大型储能装置上展现出应用前景。目前商用锂离子电池的负极材料多采用石墨，理论比容量372mah/g，实际开发已接近理论值，因此通过提升石墨比容量来提升锂离子电池能量密度的空间非常有限，无法满足市场对锂离子电池能量密度日益增长的需求。

一些高比容量的新型负极材料也逐渐被应用到锂离子电池中，比如硅的理论容量为4200mah/g，但其首次充放电效率较低。因此采用这些高比容量的负极材料与正极材料匹配时，大量锂离子在第一次充电时被负极材料消耗无法回到正极，导致电池实际总体容量大大降低，无法发挥出高比容量负极材料对电池总体容量的提升效应，严重限制了高比容量负极的应用。

为了解决负极材料首次充放电效率低的问题，给负极极片补充富余的锂用以弥补首次充电过程中的锂损失是一种有效的解决思路。申请号为201310094757.7的中国发明专利公开了一种负极片双面连续补锂的装置和方法，通过外加电场的作用使锂粉吸附在负极片表面然后通过辊压装置将锂粉粘附在负极片表面，由于锂粉非常活泼，存在极大的安全隐患，且锂粉漂浮物会对作业环境及工人健康造成极大危害。申请号为cn201510015441.8的中国发明专利申请公开了一种负极片补锂装置和方法，采用锂带冷压的方式将锂带与负极片粘合在一起实现补锂，但是超薄锂带生产还存在成品率低、成本高及均匀性差的技术难点，用厚度不均匀的锂片补锂时会存在局部补锂过量以至于电池循环性能差的问题。申请号为cn201520748174.6的实用新型专利公开了负极片连续补锂的装置，将极片通过收放卷装置浸润于电解液槽中，在辊表面覆盖金属锂及隔膜，通过电化学方法向极片中补锂，该方法用的电解液易挥发且易燃易爆，该方法用的隔膜强度低容易被金属锂枝晶或其他异物扎破造成装置短路，因此该方法仍存在非常大的安全隐患。因此，开发简单高效安全的补锂方法还是一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于提供一种简单有效、补锂均匀且安全可靠的锂离子电池负极极片补锂装置。

本发明的另一目的在于提供一种锂离子电池负极极片补锂方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种锂离子电池负极极片补锂装置，包括放卷装置、收卷装置、盛放电解液的电解液槽以及至少一个供锂装置，所述供锂装置设置在电解液槽内并浸润在电解液中，所述放卷装置和收卷装置分别设置在电解液槽外的左右两侧，待补锂的负极极片的一端卷绕在放卷装置上，另一端穿过供锂装置卷绕在收卷装置上，所述供锂装置包括金属锂源、锂离子导体片和集流板，所述金属锂源设置在锂离子导体片和集流板之间并与锂离子导体片和集流板面接触，所述待补锂的负极极片位于锂离子导体片远离金属锂源的一侧，所述集流板电连接电源正极，所述待补锂的负极极片电连接电源负极。

进一步的，所述供锂装置为两个，两个供锂装置分别位于待补锂的负极极片的两个侧面。

进一步的，每个集流板远离金属锂源的一侧设置有压力控制器，所述压力控制器和集流板之间设置有压簧。

进一步的，所述锂离子导体片的材料为li1+x+yalx(timzrnger)2-xsiyp3-yo12、li3zla2/3-ztio3或li7-ala3zr2-amao12，所述li1+x+yalx(timzrnger)2-xsiyp3-yo12为nasicon结构，其中0≤x≤2，0≤y≤3，0≤m≤1，0≤n≤1，0≤r≤1，m+n+r＝1；所述li3zla2/3-ztio3为钙钛矿结构，其中0＜z＜2/3；所述li7-ala3zr2-amao12为石榴石结构，其中m＝ta或nb，0≤a≤2。

进一步的，所述锂离子导体片的厚度为10-1000μm。

进一步的，所述电解液为离子液体电解液。

进一步的，所述电解液槽的内侧壁上固定有加热控温装置，所述加热控温装置浸没在电解液中。

一种利用所述的补锂装置的补锂方法，包括以下步骤：

步骤一：将电解液放入电解液槽中，浸没锂离子导体片和金属锂源，待补锂的负极极片卷绕在放卷装置上，待补锂的负极极片的一端穿过锂离子导体片远离金属锂源的一侧，并卷绕在收卷装置上；

步骤二：接通电源，电源的负极电连接待补锂的负极极片，电源的正极电连接金属锂源；

步骤三：通过电化学方法使金属锂源中的锂变成锂离子穿过电解液和锂离子导体片进入待补锂的负极极片中，完成对待补锂的负极极片表面补锂的过程。

进一步的，步骤三中，在补锂过程中，金属锂源不断消耗变薄与锂离子导体片失去接触，利用压力控制器作用于金属锂源，压强控制在0.01～1000kpa之间。

进一步的，步骤一中电解液的温度控制在20～100℃。

本发明的有益效果：

本发明采用电化学方法补锂，针对电化学补锂装置进行的全新的设计，采用了锂离子导体片以及不可燃的离子液体电解液传导锂离子并将金属锂与待补锂负极片分隔开，解决了整个装置的安全性问题；同时通过对离子液体的温度控制以及对金属锂的压力控制的优化，实现了补锂效率的提升，保证了补锂的高效运行。

附图说明

图1：锂离子电池负极极片补锂装置示意图。

图中：1、电解液槽，2、电解液，3、放卷装置，4、待补锂的负极极片，51、中转辊ⅰ，52、中转辊ⅱ，6、中转辊ⅲ，7、收卷装置，8、锂离子导体片，9、金属锂源，10、支架，11、压簧，12、极片洗涤装置，13、极片干燥装置，14、集流板，15、正极接线柱，16、压力控制器，17、负极接线柱，18、加热控温装置。

具体实施方式

下面结合附图1通过具体实施方式对本发明做进一步的说明。

具体实施方式一

一种锂离子电池负极极片补锂装置，包括放卷装置3、收卷装置7、电解液2、盛放电解液2的电解液槽1以及至少一个供锂装置，所述供锂装置设置在电解液槽1内并浸润在电解液2中，所述放卷装置3和收卷装置7分别设置在电解液槽1外上方的左右两侧，待补锂的负极极片4的一端卷绕在放卷装置3上，另一端穿过供锂装置卷绕在收卷装置7上，所述供锂装置包括金属锂源9、锂离子导体片8和集流板14，所述金属锂源9设置在锂离子导体片8和集流板14之间并与锂离子导体片8和集流板14面接触，所述待补锂的负极极片4位于锂离子导体片8远离金属锂源9的一侧，所述集流板14通过正极接线柱15电连接电源正极，所述待补锂的负极极片4通过负极接线柱17电连接电源负极。

进一步的，集流板14远离金属锂源9的一侧设置有压力控制器16，所述压力控制器16和集流板14之间设置有压簧11，所述压力控制器16对压簧11施加压力，压簧11对集流板14和金属锂源9施加压力。如果没有外加压力，在补锂过程中，金属锂源9不断消耗变薄与锂离子导体片8失去接触，而且，补锂过程中金属锂源9的消耗过程并不是均匀的，其表面会逐渐变的粗糙甚至产生孔洞和枝晶，进一步影响金属锂源9与锂离子导体片8的紧密接触。所述压簧11能自动将金属锂源9与锂离子导体片8压紧，保证金属锂源9与锂离子导体片8接触良好。通过压力控制器16将金属锂源9受的压强控制在一定范围内，可以通过机械应力消除金属锂源9的消耗过程中产生的孔洞和枝晶。

进一步的，锂离子导体片8的材料为li1+x+yalx(timzrnger)2-xsiyp3-yo12、li3zla2/3-ztio3或li7-ala3zr2-amao12，所述li1+x+yalx(timzrnger)2-xsiyp3-yo12为nasicon结构，其中0≤x≤2，0≤y≤3，0≤m≤1，0≤n≤1，0≤r≤1，m+n+r＝1；所述li3zla2/3-ztio3为钙钛矿结构，其中0＜z＜2/3；所述li7-ala3zr2-amao12为石榴石结构，其中m＝ta或nb，0≤a≤2。

进一步的，所述锂离子导体片8的厚度为10-1000μm。

进一步的，所述电解液2为离子液体电解液。

进一步地，所述离子液体电解液由离子液体与锂盐混合而成。

进一步的，所述离子液体由阳离子与阴离子按照正负电荷守恒的规则自由组合而成。

进一步的，所述阳离子可以是：咪唑类阳离子、吡啶类阳离子、季铵类阳离子、季鏻类阳离子、吡咯烷类阳离子、哌啶类阳离子。优选地，所述阳离子可以是：1-烷基咪唑，1-烷基-3甲基咪唑，1-烷基-2,3-二甲基咪唑，n-烷基吡啶，四乙基铵，四丁基铵，烷基三乙基铵，烷基三丁基铵，四乙基膦，四丁基膦，烷基三乙基膦，烷基三丁基膦，四苯基膦，n-烷基-n-甲基吡咯烷，n-烷基-n-甲基哌啶，其中，所述烷基可以是1～18个碳原子的饱和烷基。

进一步的，所述阴离子可以是：六氟磷酸根、(c2f5)3pf3^-、(c3f7)3pf3^-、六氟钽酸根、六氟锡酸根、六氟锗酸根、四氟硼酸根、高氯酸根、六氟砷酸根、六氟锑酸根、二氟磷酸根、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑阴离子、双乙二酸硼酸根、双(丙二酸)硼酸根、二氟草酸硼酸根、双(二氟丙二酸)硼酸根、(丙二酸草酸)硼酸根、(二氟丙二酸草酸)硼酸根、三(草酸)磷酸根、三(二氟丙二酸)磷酸根、四氟草酸磷酸根、三氟甲基磺酸根、cnf2n+1so3^-(n为2～10且n为整数)、c(so2cf3)2^-、ch(so2cf3)2^-、双(氟磺酰)亚胺阴离子、双三氟甲烷磺酰亚氨阴离子、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨阴离子、双(邻苯二酚)硼酸根、双(2,3-萘二酚)硼酸根、双(2,2’-联苯二氧基)硼酸根、二(水杨酸)硼酸根、b[oc(cf3)2]4^-、硝酸根、氟离子、对甲苯磺酸根、三氟甲烷磺酸根、三氟乙酸根、n(so2rf)2^-、n(so2f)(so2rf)^-，其中rf＝cnf2n+1，n为2～10且n为整数。

进一步的，所述锂盐为六氟磷酸锂(lipf6)、li(c2f5)3pf3(lifap)、li(c3f7)3pf3、六氟钽酸锂(litaf6)、六氟锡酸锂(lisnf6)、六氟锗酸锂(ligef6)、四氟硼酸锂(libf4)、高氯酸锂(liclo4)、六氟砷酸锂(liasf6)、六氟锑酸锂(lisbf6)、二氟磷酸锂(lipf2o2)、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂(lidti)、双乙二酸硼酸锂(libob)、双(丙二酸)硼酸锂(libmb)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、双(二氟丙二酸)硼酸锂(libdfmb)、(丙二酸草酸)硼酸锂(limob)、(二氟丙二酸草酸)硼酸锂(lidfmob)、三(草酸)磷酸锂(litop)、三(二氟丙二酸)磷酸锂(litdfmp)、四氟草酸磷酸锂(litfop)、二氟二草酸磷酸锂(lidfop)、三氟甲基磺酸锂(licf3so3)、licnf2n+1so3(n为2～10且n为整数)、三(三氟甲基磺酰)甲基锂(lic(so2cf3)2)、lich(so2cf3)2、双(氟磺酰)亚胺锂(lifsi)、双三氟甲烷磺酰亚氨锂(litfsi)、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨锂(lin(so2f)(so2cf3))、双(邻苯二酚)硼酸锂(libbb)、双(2,3-萘二酚)硼酸锂(libnb)、双(2,2’-联苯二氧基)硼酸锂(libbpb)、二(水杨酸)硼酸锂(libsb)、lib[oc(cf3)2]4、硝酸锂(lino3)、氟化锂(lif)、lin(so2rf)2、lin(so2f)(so2rf)中的一种或几种的组合，其中，rf＝cnf2n+1，n为2～10且n为整数。

进一步的，所述离子液体电解液中锂盐浓度可为0.1～10.0mol/l。

进一步的，所述金属锂源9为金属锂块，所述金属锂块的宽度大于等于待补锂的负极极片4的宽度。

进一步的，所述电解液槽1的内侧壁上固定有加热控温装置18，所述加热控温装置18由外部供电件供电，所述加热控温装置18浸没在电解液中。

进一步的，在供锂装置的左右两侧设置有中转辊ⅰ51和中转辊ⅱ52，所述中转辊ⅰ51和中转辊ⅱ52均与电解液槽1固定连接，所述待补锂的负极极片4绕过中转辊ⅰ51和中转辊ⅱ52，使得待补锂的负极极片4在中转辊ⅰ51和中转辊ⅱ52之间的一段呈水平状态。

进一步的，所述中转辊ⅱ52和所述收卷装置7之间设置有中转辊ⅲ6，中转辊ⅲ6固定在外部构件上，所述中转辊ⅲ6设置在电解液槽1的上方，所述中转辊ⅲ6与收卷装置7之间沿待补锂的负极极片4的传送方向顺序设置极片洗涤装置12和极片干燥装置13，所述极片洗涤装置12和极片干燥装置13均为现有技术。

进一步的，所述供锂装置还包括支架10，所述支架10固定在所述电解液槽1内，所述锂离子导体片8固定在支架10上。

进一步的，所述极片放卷装置3为放卷辊，所述极片收卷装置7为收卷辊，所述放卷辊和收卷辊均转动连接在外部构件上。

一种利用上述的补锂装置的补锂方法，包括以下步骤：

步骤一：电解液2加入电解液槽1中，浸没锂离子导体片8和金属锂源9，待补锂的负极极片4卷绕在放卷装置3上，待补锂的负极极片4的一端穿过锂离子导体片8远离金属锂源9的一侧，并卷绕在收卷装置7上；

步骤二：接通电源，电源的负极电连接待补锂的负极极片4，电源的负极电连接金属锂源9；

步骤三：调整电源的电压和电流的大小以及收卷装置和放卷装置的速度，通过电化学方法使金属锂源9中的锂变成锂离子穿过电解液2和锂离子导体片8进入待补锂的负极极片4中，完成对待补锂的负极极片4表面补锂的过程，通过调节电流大小及收放卷速度可精确控制补锂量。

进一步的，步骤三中，在补锂过程中，金属锂源9不断消耗变薄与锂离子导体片8失去接触，利用压力控制器16作用于金属锂源9，压强控制在0.01～1000kpa之间。

进一步的，步骤一中，电解液2的温度控制在20～100℃，优选的，将电解液2的温度控制在45～80℃之间，可以进一步提高锂离子导体片8以及离子液体电解液的离子传导性能，提高补锂效率。

具体实施方式二

一种锂离子电池负极极片补锂装置，包括放卷装置3、收卷装置7、电解液2、盛放电解液2的电解液槽1以及两个供锂装置，所述两个供锂装置上下设置在电解液槽1内并浸润在电解液2中，所述放卷装置3和收卷装置7分别设置在电解液槽1外上方的左右两侧，待补锂的负极极片4的一端卷绕在放卷装置3上，另一端穿过两个供锂装置之间卷绕在收卷装置7上，两个供锂装置分别位于待补锂的负极极片4的两个侧面。每个所述供锂装置均包括金属锂源9、锂离子导体片8和集流板14，所述金属锂源9设置在锂离子导体片8和集流板14之间并与锂离子导体片8和集流板14面接触，所述待补锂的负极极片4位于锂离子导体片8远离金属锂源9的一侧，所述集流板14通过正极接线柱15电连接电源正极，所述待补锂的负极极片4通过负极接线柱17电连接电源负极。

进一步的，每个集流板14远离金属锂源9的一侧设置有压力控制器16，所述压力控制器16和集流板14之间设置有压簧11，所述压力控制器16对压簧11施加压力，压簧11对集流板14和金属锂源9施加压力。如果没有外加压力，在补锂过程中，金属锂源9不断消耗变薄与锂离子导体片8失去接触，而且，补锂过程中金属锂源9的消耗过程并不是均匀的，其表面会逐渐变的粗糙甚至产生孔洞和枝晶，进一步影响金属锂源9与锂离子导体片8的紧密接触。所述压簧11能自动将金属锂源9与锂离子导体片8压紧，保证金属锂源9与锂离子导体片8接触良好。通过压力控制器16将金属锂源9受的压强控制在一定范围内，可以通过机械应力消除金属锂源9的消耗过程中产生的孔洞和枝晶。

进一步的，锂离子导体片8的材料为li1+x+yalx(timzrnger)2-xsiyp3-yo12、li3zla2/3-ztio3或li7-ala3zr2-amao12，所述li1+x+yalx(timzrnger)2-xsiyp3-yo12为nasicon结构，其中0≤x≤2，0≤y≤3，0≤m≤1，0≤n≤1，0≤r≤1，m+n+r＝1；所述li3zla2/3-ztio3为钙钛矿结构，其中0＜z＜2/3；所述li7-ala3zr2-amao12为石榴石结构，其中m＝ta或nb，0≤a≤2。

进一步的，所述锂离子导体片8的厚度为10-1000μm。

进一步的，所述电解液2为离子液体电解液。

进一步地，所述离子液体电解液由离子液体与锂盐混合而成。

进一步的，所述离子液体由阳离子与阴离子按照正负电荷守恒的规则自由组合而成。

进一步的，所述阳离子可以是：咪唑类阳离子、吡啶类阳离子、季铵类阳离子、季鏻类阳离子、吡咯烷类阳离子、哌啶类阳离子。优选地，所述阳离子可以是：1-烷基咪唑，1-烷基-3甲基咪唑，1-烷基-2,3-二甲基咪唑，n-烷基吡啶，四乙基铵，四丁基铵，烷基三乙基铵，烷基三丁基铵，四乙基膦，四丁基膦，烷基三乙基膦，烷基三丁基膦，四苯基膦，n-烷基-n-甲基吡咯烷，n-烷基-n-甲基哌啶，其中，所述烷基可以是1～18个碳原子的饱和烷基。

进一步的，所述阴离子可以是：六氟磷酸根、(c2f5)3pf3^-、(c3f7)3pf3^-、六氟钽酸根、六氟锡酸根、六氟锗酸根、四氟硼酸根、高氯酸根、六氟砷酸根、六氟锑酸根、二氟磷酸根、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑阴离子、双乙二酸硼酸根、双(丙二酸)硼酸根、二氟草酸硼酸根、双(二氟丙二酸)硼酸根、(丙二酸草酸)硼酸根、(二氟丙二酸草酸)硼酸根、三(草酸)磷酸根、三(二氟丙二酸)磷酸根、四氟草酸磷酸根、三氟甲基磺酸根、cnf2n+1so3^-(n为2～10且n为整数)、c(so2cf3)2^-、ch(so2cf3)2^-、双(氟磺酰)亚胺阴离子、双三氟甲烷磺酰亚氨阴离子、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨阴离子、双(邻苯二酚)硼酸根、双(2,3-萘二酚)硼酸根、双(2,2’-联苯二氧基)硼酸根、二(水杨酸)硼酸根、b[oc(cf3)2]4^-、硝酸根、氟离子、对甲苯磺酸根、三氟甲烷磺酸根、三氟乙酸根、n(so2rf)2^-、n(so2f)(so2rf)^-，其中rf＝cnf2n+1，n为2～10且n为整数。

进一步的，所述锂盐为六氟磷酸锂(lipf6)、li(c2f5)3pf3(lifap)、li(c3f7)3pf3、六氟钽酸锂(litaf6)、六氟锡酸锂(lisnf6)、六氟锗酸锂(ligef6)、四氟硼酸锂(libf4)、高氯酸锂(liclo4)、六氟砷酸锂(liasf6)、六氟锑酸锂(lisbf6)、二氟磷酸锂(lipf2o2)、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂(lidti)、双乙二酸硼酸锂(libob)、双(丙二酸)硼酸锂(libmb)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、双(二氟丙二酸)硼酸锂(libdfmb)、(丙二酸草酸)硼酸锂(limob)、(二氟丙二酸草酸)硼酸锂(lidfmob)、三(草酸)磷酸锂(litop)、三(二氟丙二酸)磷酸锂(litdfmp)、四氟草酸磷酸锂(litfop)、二氟二草酸磷酸锂(lidfop)、三氟甲基磺酸锂(licf3so3)、licnf2n+1so3(n为2～10且n为整数)、三(三氟甲基磺酰)甲基锂(lic(so2cf3)2)、lich(so2cf3)2、双(氟磺酰)亚胺锂(lifsi)、双三氟甲烷磺酰亚氨锂(litfsi)、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨锂(lin(so2f)(so2cf3))、双(邻苯二酚)硼酸锂(libbb)、双(2,3-萘二酚)硼酸锂(libnb)、双(2,2’-联苯二氧基)硼酸锂(libbpb)、二(水杨酸)硼酸锂(libsb)、lib[oc(cf3)2]4、硝酸锂(lino3)、氟化锂(lif)、lin(so2rf)2、lin(so2f)(so2rf)中的一种或几种的组合，其中，rf＝cnf2n+1，n为2～10且n为整数。

进一步的，所述离子液体电解液中锂盐浓度可为0.1～10.0mol/l。

进一步的，所述金属锂源9为金属锂块，所述金属锂块的宽度大于等于待补锂的负极极片4的宽度。

进一步的，所述电解液槽1的内侧壁上固定有加热控温装置18，所述加热控温装置18浸没在电解液中。

进一步的，在两个供锂装置的左右两侧设置有中转辊ⅰ51和中转辊ⅱ52，所述中转辊ⅰ51和中转辊ⅱ52均与电解液槽1固定连接，所述待补锂的负极极片4绕过中转辊ⅰ51和中转辊ⅱ52，使得待补锂的负极极片4在中转辊ⅰ51和中转辊ⅱ52之间的一段呈水平状态。

进一步的，所述中转辊ⅱ52和所述收卷装置7之间设置有中转辊ⅲ6，中转辊ⅲ6固定在外部构件上，所述中转辊ⅲ6设置在电解液槽1的上方，所述中转辊ⅲ6与收卷装置7之间沿待补锂的负极极片4的传送方向顺序设置极片洗涤装置12和极片干燥装置13，所述极片洗涤装置12和极片干燥装置13均为现有技术。

进一步的，所述供锂装置还包括支架10，所述支架10固定在所述电解液槽1内，所述锂离子导体片8固定在支架10上。

进一步的，所述极片放卷装置3为放卷辊，所述极片收卷装置7为收卷辊，所述放卷辊和收卷辊均固定在外部构件上。

一种利用上述的补锂装置的补锂方法，包括以下步骤：

步骤一：电解液2加入电解液槽1中，浸没锂离子导体片8和金属锂源9，待补锂的负极极片4卷绕在放卷装置3上，待补锂的负极极片4的一端穿过两块锂离子导体片8之间，并卷绕在收卷装置7上；

步骤二：接通电源，电源的负极电连接待补锂的负极极片4，电源的负极电连接金属锂源9；

步骤三：调整电源的电压和电流的大小以及收卷装置和放卷装置的速度，通过电化学方法使金属锂源9中的锂变成锂离子穿过电解液2和锂离子导体片8进入待补锂的负极极片4中，完成对待补锂的负极极片4表面补锂的过程，通过调节电流大小及收放卷速度可精确控制补锂量。

进一步的，步骤三中，在补锂过程中，金属锂源9不断消耗变薄与锂离子导体片8失去接触，利用压力控制器16作用于金属锂源9，压强控制在0.01～1000kpa之间。

进一步的，步骤一中，电解液2的温度控制在20～100℃，优选的，将电解液2的温度控制在45～80℃之间，可以进一步提高锂离子导体片8以及离子液体电解液的离子传导性能，提高补锂效率。

进一步的，将外接电源的电流设置为3a，收放卷的速度设置为0.2m/min，可以实现0.25mah/cm²的极片补锂量，补锂效率为0.05mah/(cm²·min)

实施例1

采用具体实施方式二所述的锂离子电池负极极片补锂装置，金属锂块的大小为100mm*1000mm，将待补锂的负极极片4依次穿过补锂装置上的放卷辊、中转辊ⅰ51、中转辊ⅱ52、中转辊ⅲ6和收卷辊，待补锂的负极极片4浸没在离子液体电解液中，启动补锂装置补锂。根据补锂需要调节外接电源的电流和收放卷的速度，在保证正常补锂条件下调节并增大电流至极限，测试其最高补锂效率，考察补锂过程中的安全性能。

本实施例1中所采用的离子液体电解液为表2中示出的d1，锂离子导体片的材料种类为li1.5al0.5ge1.5(po4)3，锂离子导体片8的厚度为10μm，金属锂源9承受的压强为0.01kpa，离子液体电解液温度控制在20℃，测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案最高补锂效率为0.55mah/(cm²·min)，无起火风险，高安全性。

实施例2

除以下实验参数不同外，其余均同实施例1，实施例2中所采用的离子液体电解液为表2中示出的d2，锂离子导体片8的材料种类为li1.4al0.4ti1.6(po4)3，锂离子导体片8的厚度为50μm，金属锂源9承受的压强为0.03kpa，离子液体电解液温度控制在35℃，测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案最高补锂效率为0.68mah/(cm²·min)，无起火风险，高安全性。

实施例3

除以下实验参数不同外，其余均同实施例1，实施例3中所采用的离子液体电解液为表2中示出的d3，锂离子导体片8的材料种类为li7la3zr2o12，锂离子导体片8的厚度为100μm，金属锂源9承受的压强为0.02kpa，离子液体电解液温度控制在45℃，测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案最高补锂效率为0.76mah/(cm²·min)，无起火风险，高安全性。

实施例4

除以下实验参数不同外，其余均同实施例1，实施例4中所采用的离子液体电解液为表2中示出的d4，锂离子导体片8的材料种类为li0.5la0.5tio3，锂离子导体片8的厚度为200μm，金属锂源9承受的压强为0.2kpa，离子液体电解液温度控制在50℃，测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案最高补锂效率为0.81mah/(cm²·min)，无起火风险，高安全性。

实施例5

除以下实验参数不同外，其余均同实施例1，实施例5中所采用的离子液体电解液为表2中示出的d5，锂离子导体片8的材料种类为li6.4la3zr1.4ta0.6o12，锂离子导体片8的厚度为300μm，金属锂源9承受的压强为1kpa，离子液体电解液温度控制在55℃，测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案最高补锂效率为0.84mah/(cm²·min)，无起火风险，高安全性。

实施例6

除以下实验参数不同外，其余均同实施例1，实施例6中所采用的离子液体电解液为表2中示出的d6，锂离子导体片8的材料种类为li6.75la3zr1.75ta0.25o12，锂离子导体片8的厚度为500μm，金属锂源9承受的压强为20kpa，离子液体电解液温度控制在60℃，测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案最高补锂效率为0.89mah/(cm²·min)，无起火风险，高安全性。

实施例7

除以下实验参数不同外，其余均同实施例1，实施例7中所采用的离子液体电解液为表2中示出的d7，锂离子导体片8的材料种类为li1.5al0.5ti0.5ge(po4)3，锂离子导体片8的厚度为700μm，金属锂源9承受的压强为100kpa，离子液体电解液温度控制在80℃，测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案最高补锂效率为0.90mah/(cm²·min)，无起火风险，高安全性。

实施例8

除以下实验参数不同外，其余均同实施例1，实施例8中所采用的离子液体电解液为表2中示出的d8，锂离子导体片8的材料种类为li1.5al0.5tige0.5(po4)3，锂离子导体片8的厚度为1000μm，金属锂源9承受的压强为1000kpa，离子液体电解液温度控制在100℃，测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案最高补锂效率为1.03mah/(cm²·min)，无起火风险，高安全性。

对比例1

对比例1与实施例1不同的地方在于将装置中金属锂源9承受的压强调节为零。测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案中补锂效率从0.55持续下降，最后无法补锂，无起火风险，高安全性。

对比例2

对比例2与实施例1不同的地方在于去掉离子液体电解液，在补锂过程中直接将锂离子导体片8与待补锂的负极片4贴合。测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案中锂离子导体与负极片固-固界面接触比有电解液时差，补锂几乎无法进行，检测不出补锂效率，无起火风险，高安全性。

对比例3

对比例3与实施例1不同的地方在于将离子液体电解液替换为常规的锂离子电池电解液。测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案最高补锂效率为0.21mah/(cm²·min)，有起火爆炸风险，安全性极差。

对比例4

对比例4与实施例1不同的地方在于将锂离子导体片8替换为聚乙烯多孔隔膜，由于聚乙烯多孔隔膜无法耐受较大压力，因此将金属锂源9承受压强值调节为0.0001kpa。测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案中最高补锂效率为0.09mah/(cm²·min)，有隔膜破裂短路的风险，安全性差。

对比例5

对比例5与实施例1不同的地方在于将离子液体电解液替换为常规的锂离子电池电解液，同时将锂离子导体片8替换为聚乙烯多孔隔膜，由于聚乙烯多孔隔膜无法耐受较大压力，因此将金属锂源9承受压强值调节为0.0001kpa。测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案最高补锂效率为0.09mah/(cm²·min)，有隔膜破裂短路及起火爆炸风险，安全性极差。

对比例6

对比例6与实施例1不同的地方在于将锂离子导体片8替换为无机陶瓷(氧化铝)多孔膜。测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案最高补锂效率为0.18mah/(cm²·min)，无起火风险，高安全性。

对比例7

采用申请号cn201520748174.6的发明专利中的补锂装置对锂离子电池负极极片进行补锂。测试装置的最高补锂效率同时考察补锂过程中的安全性能，本方案最高补锂效率为0.1mah/(cm²·min)，有隔膜破裂短路及起火爆炸风险，安全性极差。

表1：实施例1～8对应的各类参数以及测试结果

表2：离子液体电解液d1～d8的具体组成