预锂装置、生产系统及预锂方法与流程

本发明涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种预锂装置、生产系统及预锂方法。

背景技术：

1、风能、太阳能和核能等新能源发展迅速，通过能量的储存和转化可以改善环境污染。锂离子电池具有能量密度高和寿命长等优点，是较为理想的能量储存和转换装置，被新能源汽车行业所看好，成为新能源汽车的核心部件。锂离子电池在首次充电过程中，锂离子由正极脱嵌并进入负极，然后在放电过程中由负极脱出并进入正极，而在这个过程中正极材料的容量会有5％到15％左右的衰减，这是由于正极片和负极片表面固体电解质膜(sei膜)的形成，从而消耗了一定量的锂离子。因此降低了电池的容量，造成电池的首次效率降低，特别是当负极片中的活性物质为硅或锡等合金材料时尤为明显，硅基全电池首次效率一般在70％左右，严重影响了电池的容量和能量密度。虽然sei膜对正负极材料的循环稳定性有益，但它同时也会降低正极材料的容量。

2、一般通过金属锂对负极进行补锂，以解决石墨基、硅基等负极材料首次效率偏低的问题，并且在负极当中存储部分活性锂，用于弥补电池循环前期的活性锂损失，还能够有效提高电池的循环寿命。目前，负极补锂的方法有压延锂带(锂粉)补锂、蒸镀补锂、熔融锂补锂、电化学补锂、电解液补锂等。其中，电化学补锂具有工艺简单、成本低、安全性高的优点，因此，成为行业内研究的热点。但是，利用现有的电化学预锂装置对极片进行预锂时，极片整体都会与电解液接触，在进行预锂的过程中，极片的边缘区域也会预嵌锂，导致电池在充放电循环过程中，边缘区域发生析锂，影响电池的安全性。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种预锂装置、生产系统及预锂方法，能够解决采用现有预锂装置对极片进行预锂时，极片的边缘区域也会预嵌锂，导致电池在充放电循环过程中，边缘区域发生析锂，影响电池安全性的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种预锂装置，包括：第一固定件，第一固定件包括安装槽，安装槽用于安装极片；以及第二固定件，第二固定件与第一固定件连接，第二固定件包括压紧凸起，压紧凸起被构造为能够插入安装槽，并能够与安装槽配合覆盖并夹持极片的边缘区域，安装槽和压紧凸起均包括镂空区域，镂空区域与极片对应设置。

3、进一步地，压紧凸起与安装槽配合覆盖并夹持极片的边缘区域的取值范围为0.5mm～3mm。

4、进一步地，安装槽的深度的取值范围和压紧凸起的厚度的取值范围均为1mm～50mm，安装槽包括第一夹持部，压紧凸起包括第二夹持部，第二夹持部被构造为能够插入安装槽并能够与第一夹持部配合覆盖并夹持极片的边缘区域，第一夹持部和第二夹持部的宽度的取值范围均为1mm～20mm。

5、进一步地，安装槽内设置有第一固定块，压紧凸起上的对应位置设置有第二固定块，第一固定块和第二固定块配合能够覆盖并夹持极片的极耳，第一固定块和第二固定块中的至少一个能够导电；和/或，镂空区域为矩形或网格形。

6、进一步地，第一固定件和/或第二固定件包括支撑横梁，镂空区域的数量为多个，相邻两个镂空区域之间均设置有一个支撑横梁。

7、进一步地，预锂装置还包括安装组件，安装组件包括安装座，安装座上设置有滑槽，第一固定件的两端和第二固定件的两端均被构造为能够卡设在滑槽内，第一固定件和第二固定件均能够沿滑槽的导向方向滑动。

8、进一步地，安装组件还包括两个安装板和多个连接杆，连接杆连接在两个安装板之间，安装座的数量为多个，多个安装座沿连接杆的长度方向间隔排布，连接杆依次穿设多个安装座。

9、进一步地，相邻两个安装座之间的距离的取值范围为1mm～50mm。

10、进一步地，预锂装置还包括导电连接件，导电连接件包括多个第一导电触头和多个第二导电触头，多个第一导电触头和多个第二导电触头沿多个安装座的排布方向交替排布。

11、根据本发明的另一方面，还提供了一种生产系统，包括：干燥装置，干燥装置具有鼓风和加热功能；电解液池组，包括浸润池、预锂池以及清洗池；以及上述的预锂装置，预锂装置被构造为能够浸没在浸润池、预锂池以及清洗池三者中的任意一个内，干燥装置用于对在清洗池内清洗后的预锂装置进行干燥。

12、根据本发明的另一方面，还提供了一种预锂方法，预锂方法利用如上述的生产系统实现，包括：将极片装入安装槽内，并使第一固定件和第二固定件连接形成第一待安装件；将金属锂片装入安装槽内，并使第一固定件和第二固定件连接形成第二待安装件；在惰性气氛条件下，将第一待安装件和第二待安装件间隔地安装在安装座上形成预锂件，然后将预锂件浸没在电解液中；使导电连接件的各导电触头分别与第一待安装件和第二待安装件电连接；对极片进行充放电。

13、进一步地，对极片进行充放电的步骤后还包括：将预锂件放入清洗池内进行清洗；利用干燥装置对清洗后的预锂件进行干燥，干燥温度的取值范围为20℃～40℃，风速的取值范围为3m/s～20m/s。

14、应用本发明的技术方案，设置有第一固定件和第二固定件，第二固定件的压紧凸起能够与第一固定件的安装槽配合对极片进行固定夹紧，并且能够将极片的边缘区域覆盖，当极片浸没在电解液中进行预锂时，一方面，能够避免极片的边缘区域预嵌锂、电池在充放电过程中，边缘区域发生析锂，进而能够保障电池的安全性；另一方面，在第一固定件和第二固定件的夹持作用下，极片依旧能够保持平整，此时，极片和与其相邻的用于提供锂离子的锂片之间的间距能够保持不变，从而能够保证极片预锂的均匀性。

技术特征：

1.一种预锂装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的预锂装置，其特征在于，所述压紧凸起(30)与所述安装槽(11)配合覆盖并夹持所述极片(50)的边缘区域的取值范围为0.5mm～3mm。

3.根据权利要求1所述的预锂装置，其特征在于，所述安装槽(11)的深度的取值范围和所述压紧凸起(30)的厚度的取值范围均为1mm～50mm，所述安装槽(11)包括第一夹持部(111)，所述压紧凸起(30)包括第二夹持部(301)，所述第二夹持部(301)被构造为能够插入所述安装槽(11)并能够与所述第一夹持部(111)配合覆盖并夹持所述极片(50)的边缘区域，所述第一夹持部(111)和所述第二夹持部(301)的宽度的取值范围均为1mm～20mm。

4.根据权利要求1所述的预锂装置，其特征在于，所述安装槽(11)内设置有第一固定块(60)，所述压紧凸起(30)上的对应位置设置有第二固定块(61)，所述第一固定块(60)和所述第二固定块(61)配合能够覆盖并夹持所述极片(50)的极耳(51)，所述第一固定块(60)和所述第二固定块(61)中的至少一个能够导电；和/或，所述镂空区域(40)为矩形或网格形。

5.根据权利要求1所述的预锂装置，其特征在于，所述第一固定件(10)和/或所述第二固定件(20)包括支撑横梁(70)，所述镂空区域(40)的数量为多个，相邻两个所述镂空区域(40)之间均设置有一个所述支撑横梁(70)。

6.根据权利要求1所述的预锂装置，其特征在于，所述预锂装置还包括安装组件(80)，所述安装组件(80)包括安装座(81)，所述安装座(81)上设置有滑槽(84)，所述第一固定件(10)的两端和所述第二固定件(20)的两端均被构造为能够卡设在所述滑槽(84)内，所述第一固定件(10)和所述第二固定件(20)均能够沿所述滑槽(84)的导向方向滑动。

7.根据权利要求6所述的预锂装置，其特征在于，所述安装组件(80)还包括两个安装板(82)和多个连接杆(83)，所述连接杆(83)连接在两个所述安装板(82)之间，所述安装座(81)的数量为多个，多个所述安装座(81)沿所述连接杆(83)的长度方向间隔排布，所述连接杆(83)依次穿设多个所述安装座(81)。

8.根据权利要求7所述的预锂装置，其特征在于，相邻两个所述安装座(81)之间的距离的取值范围为1mm～50mm。

9.根据权利要求7所述的预锂装置，其特征在于，所述预锂装置还包括导电连接件(90)，所述导电连接件(90)包括多个第一导电触头(91)和多个第二导电触头(92)，多个所述第一导电触头(91)和多个所述第二导电触头(92)沿多个所述安装座(81)的排布方向交替排布。

10.一种生产系统，其特征在于，包括：

11.一种预锂方法，所述预锂方法利用如权利要求10所述的生产系统实现，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的预锂方法，其特征在于，对所述极片(50)进行充放电的步骤后还包括：

技术总结
本发明提供了一种预锂装置、生产系统及预锂方法。该预锂装置包括：第一固定件，第一固定件包括安装槽，安装槽用于安装极片；以及第二固定件，第二固定件与第一固定件连接，第二固定件包括压紧凸起，压紧凸起被构造为能够插入安装槽，并能够与安装槽配合覆盖并夹持极片的边缘区域，安装槽和压紧凸起均包括镂空区域，镂空区域与极片对应设置。本发明的技术方案的预锂装置，能够解决采用现有预锂装置对极片进行预锂时，极片的边缘区域也会预嵌锂，导致电池在充放电循环过程中，边缘区域发生析锂，影响电池安全性的问题。

技术研发人员：付方,王健,施恩,李晖,王志,朱大超,李洋,朱冠楠
受保护的技术使用者：上海轩邑新能源发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16