一种软包锂电池均匀预锂结构的制作方法

本技术涉及锂电池预锂，尤其涉及一种软包锂电池均匀预锂结构。

背景技术：

1、锂离子电池已经广泛应用于小型电子产品、纯电动汽车和储能电网。锂离子电池是由含锂化合物为正极，碳基或者硅基为负极，含锂盐的有机溶剂为电解质构成。在首次充电过程中负极极片表面会形成固态电解质界面膜(sei)。固态电解质界面膜(sei)形成过程会消耗大量的锂，正极材料中的部分锂会损失掉，并且该过程不可逆，所以电池的首次库伦效率会比较低，循环容量也会降低，为了提高电池的首次库伦效率和电池的容量，负极预锂化技术被广泛应用。

2、预锂技术可以概括为在电池体系内额外的添加锂源用来弥补负极表面形成sei膜时消耗的锂，目前预锂化技术补锂的方法包括：外接电化学补锂、溶液预锂、富锂化合物补锂和接触式补锂。

3、接触式补锂是将锂源与负极接触进行补锂，具体细分为锂源极耳与负极片极耳焊接在一起，锂箔和负极一起辊压，在负极表面喷撒锂粉或者将惰性锂粉与负极浆料一起混合合浆。

4、在工业化预锂的发展进程中，外接电化学、溶液预和富锂化合物补锂由于工艺复杂，制造时间长，成本高昂，电解液残留等问题仍然停留在实验室阶段，接触式补锂已经被一些公司应用于电池的量产。

5、中国专利cn214099829u公开了一种高能量密度及长寿命的锂离子电池。该专利将预锂化电极的极耳和负极极耳超声焊在一起，注入电解液后，补锂极片和负极极片通过原电池反应进行预锂。

6、该专利预锂过程存在的问题：一是：预锂电极的锂被完全消耗掉，根据化学反应原理，锂片在浸入电解液之后表面就会形成sei膜，该部分的锂是以氧化物或者有机锂形式存在，是不可避免被消耗的，所以接触式预锂的锂源会有一定程度的损失；二是，专利提及可以实现均匀预锂，实际上电解液浸润电池的极片是一个渐进的过程，从极片的侧边向极片的内部慢慢润湿，先润湿的部分与预锂电极发生原电池反应，润湿速率远低于反应速度，所以极片的预锂必然是不均匀的；三是，根据不同的极片尺寸会将锂源剪切成相应的尺寸，过程繁琐，费时费力。

7、中国专利cn111710918a公开了一种负极预锂化的锂离子电池及其制作方法。具体包括在集流体上压延锂粉，再将其钝化形成稳定的保护层，之后将活性材料涂在预锂化的集流体表面。一方面，锂粉在集流体表面的分布不能保证其均匀性，不均匀的锂粉分布会导致材料在化成分容过程中形成锂枝晶，存在安全隐患；另一方面，预锂集流体的制备过程对环境要求及其严格，普适性比较低，生产成本比较高。

技术实现思路

1、本实用新型目的是公开一种软包锂电池均匀预锂结构，实现预锂速率可控，预锂时锂离子在电解液中的均匀扩散，预锂均匀；预锂的锂源独立，预锂结束后预锂模块可以切除，不会将锂源残存在电池内造成隐患，不会损耗电池的能量密度。

2、本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：一种软包锂电池均匀预锂结构，包括电芯，所述电芯包括正极、负极和电解液；其特征在于：所述电芯活动连接有预锂模块；所述预锂模块包括锂源、集流体、导线和可调电阻。

3、作为本实用新型再进一步的方案：所述电芯正极设置有正极极耳，所述电芯和预锂模块分别放置于铝塑膜电芯区和气袋区中，所述气袋区留有用于注入电解液的注液口；所述可调电阻的两端通过导线分别连接电池负极和集流体。

4、作为本实用新型再进一步的方案：所述电芯正极设置有正极极耳，所述电芯注入电解液完全润湿后，再将负极和锂源连接进行预锂，电解液的注液系数是不预锂电芯注液系数的1.5-2.0倍。

5、作为本实用新型再进一步的方案：所述电芯正极设置有正极极耳，所述电芯正极设置有正极极耳，所述负极设置有负极极耳，所述集流体设置有锂源极耳。

6、作为本实用新型再进一步的方案：所述电芯正极设置有正极极耳，所述可调电阻的两端通过导线分别连接负极极耳和锂源极耳。

7、作为本实用新型再进一步的方案：所述电芯正极设置有正极极耳，所述可调电阻调节范围为0-100mω，所述导线为铜线且铜线电阻不大于1mω。

8、作为本实用新型再进一步的方案：所述电芯正极设置有正极极耳，预锂阶段可调电阻将电流控制在0.001c-0.005c。

9、作为本实用新型再进一步的方案：所述电芯正极设置有正极极耳，所述锂源为锂铜复合带，所述集流体为铜箔。

10、作为本实用新型再进一步的方案：所述电芯正极设置有正极极耳，所述电芯的正极和负极采用叠片工艺组装，所述叠片工艺为z叠或卷绕。

11、作为本实用新型再进一步的方案：所述电芯正极设置有正极极耳，所述正极材料为磷酸铁锂、三元材料或磷酸锰铁锂，所述负极材料为石墨或硅基材料。

12、本实用新型的有益效果：

13、本实用新型通过设置可调电阻，预锂速率可控，降低了锂离子的浓度差极化，保证了锂离子在电解液中的均匀扩散，预锂均匀，预锂结束后预锂模块可以切除，不会将锂源残存在电池内造成隐患，同时锂源可以循环使用，降低锂源的成本。

技术特征：

1.一种软包锂电池均匀预锂结构，包括电芯(10)，所述电芯(10)包括正极、负极和电解液；其特征在于：所述电芯(10)活动连接有预锂模块(20)；所述预锂模块(20)包括锂源(21)、集流体(22)、导线(23)和可调电阻(24)。

2.根据权利要求1所述的一种软包锂电池均匀预锂结构，其特征在于：所述电芯(10)和预锂模块(20)分别放置于铝塑膜(30)电芯区(31)和气袋区(32)中，所述气袋区(32)留有用于注入电解液的注液口；所述可调电阻(24)的两端通过导线(23)分别连接电池负极和集流体(22)。

3.根据权利要求2所述的一种软包锂电池均匀预锂结构，其特征在于：所述电芯(10)注入电解液完全润湿后，再将负极和锂源(21)连接进行预锂，电解液的注液系数是不预锂电芯(10)注液系数的1.5-2.0倍。

4.根据权利要求2所述的一种软包锂电池均匀预锂结构，其特征在于：所述电芯(10)正极设置有正极极耳(111)，所述负极设置有负极极耳(121)，所述集流体(22)设置有锂源极耳(221)。

5.根据权利要求4所述的一种软包锂电池均匀预锂结构，其特征在于：所述可调电阻(24)的两端通过导线(23)分别连接负极极耳(121)和锂源极耳(221)。

6.根据权利要求1所述的一种软包锂电池均匀预锂结构，其特征在于：所述可调电阻(24)调节范围为0-100mω，所述导线(23)为铜线且铜线电阻不大于1mω。

7.根据权利要求5所述的一种软包锂电池均匀预锂结构，其特征在于：预锂阶段可调电阻(24)将电流控制在0.001c-0.005c。

8.根据权利要求1所述的一种软包锂电池均匀预锂结构，其特征在于：所述锂源(21)为锂铜复合带，所述集流体(22)为铜箔。

9.根据权利要求1所述的一种软包锂电池均匀预锂结构，其特征在于：所述电芯(10)的正极和负极采用叠片工艺组装，所述叠片工艺为z叠或卷绕。

10.根据权利要求1所述的一种软包锂电池均匀预锂结构，其特征在于：所述正极材料为磷酸铁锂、三元材料或磷酸锰铁锂，所述负极材料为石墨或硅基材料。

技术总结
本技术公开了一种软包锂电池均匀预锂结构，包括电芯，铝塑膜和预锂模块；电芯包括正极、负极和电解液；预锂模块包括锂源、集流体、导线和可调电阻；铝塑膜分为放置电芯的电芯区和放置预锂模块的气袋区；可调电阻的两端通过导线分别连接正极和集流体。本技术通过设置可调电阻，预锂速率可控，降低了锂离子的浓度差极化，保证了锂离子在电解液中的均匀扩散，预锂均匀，预锂结束后预锂模块可以切除，不会将锂源残存在电池内造成隐患，同时锂源可以循环使用，降低锂源的成本。

技术研发人员：段利强,王义飞,申永宽,庄华杰
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：20221028
技术公布日：2024/1/12