本發(fā)明涉及電化學(xué)材料制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于鈍化金屬鋰粉負(fù)極的電極片活化方法。

背景技術(shù)：

由于鋰離子電池具有能量密度高、重量輕和壽命長等特點(diǎn)，使其在移動(dòng)設(shè)備上面作為電源廣受歡迎。1991年索尼公司首次將鋰離子電池進(jìn)行商業(yè)化，從此打開了全球范圍內(nèi)鋰離子電池材料的研究熱潮。但是，就鋰離子電池本身的能量密度而言，其容量的大小與電極材料種類密切相關(guān)。開發(fā)高容量的電極材料一直是全球范圍內(nèi)鋰離子電池工作者的核心工作之一。石墨是當(dāng)前廣泛應(yīng)用于鋰離子電池的負(fù)極材料，但由于其僅有372mAh/g的理論容量，從而制約了電池的能量密度。金屬鋰負(fù)極材料具有非常誘人的應(yīng)用前景，因?yàn)槠淅碚撊萘棵芏冗_(dá)到3650mAh/g，是傳統(tǒng)石墨電極理論容量的10倍，是建立高能量密度的鋰離子電池系統(tǒng)最佳備選材料之一。

在鋰離子電極材料涂布到集流體過程中，傳統(tǒng)的方法是采用PVDF(聚偏氟乙烯)與NMP(N-甲基吡咯烷酮/油性)或者CMC(羧甲基纖維素鈉)與水(水溶性)混合得到粘度較高的溶液，并將活性材料均勻分散到上述溶液中，并將其在集流體上進(jìn)行均勻涂布。而在本體系中，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的丁苯橡膠(SBR)/甲苯溶液為粘結(jié)劑，將金屬鋰粉分散在其中，獲得均勻的金屬鋰顆粒/SBR/甲苯溶液，然后涂布機(jī)涂覆(或者噴涂法)將金屬鋰顆粒/SBR/甲苯溶液均勻分散到負(fù)極銅集流體(或涂有石墨層的銅集流體)表面，并進(jìn)行干燥去除甲苯，獲得均一性良好的金屬鋰顆粒電極片。這種策略可實(shí)現(xiàn)金屬鋰顆粒在集流體上的均勻分散，方法簡單，非常利于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化操作。

但是，通過有機(jī)硅油生產(chǎn)出的金屬鋰粉表面由于副反應(yīng)的發(fā)生而存在一層鈍化層，其主要成份為碳酸鋰、氧化鋰等。該鈍化層的存在，會(huì)阻礙金屬鋰在電解液中鋰離子的脫出，并且增加電池內(nèi)阻。因此，通過合理的方法將金屬鋰粉外層鈍化層進(jìn)行活化非常有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于鈍化金屬鋰粉負(fù)極的電極片活化方法，采用輥壓機(jī)控制加載在電極片上的輥壓壓力，將含有鈍化層的金屬鋰粉通過機(jī)械外力進(jìn)行破碎，讓更多的金屬鋰表面暴露出來，從而增加金屬鋰粉的電化學(xué)活性，改進(jìn)基于金屬鋰粉的鋰離子電池性能，具有工藝簡單環(huán)保、易于放大化生產(chǎn)、產(chǎn)品具有超高的電化學(xué)克容量等特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于鈍化金屬鋰粉負(fù)極的電極片活化方法，包括如下步驟：

1)將含有金屬鋰粉的丁苯橡膠(SBR)/甲苯溶液采用涂布機(jī)均勻涂覆到以銅片為集流體的石墨電極片上，得到金屬鋰粉/石墨/銅電極片；

2)將金屬鋰粉/石墨/銅電極片轉(zhuǎn)移至氬氣保護(hù)的手套箱，干燥，備用；

3)將干燥后的金屬鋰粉/石墨/銅電極片在氬氣保護(hù)的手套箱中采用輥壓機(jī)進(jìn)行輥壓，控制輥壓機(jī)輥縫大小，讓金屬鋰粉/石墨/銅電極片勻速通過輥縫進(jìn)行輥壓活化；

4)將輥壓活化后的金屬鋰粉/石墨/銅電極片保存在氬氣保護(hù)的手套箱中備用。

根據(jù)以上方案，所述丁苯橡膠/甲苯溶液中丁苯橡膠的質(zhì)量濃度為2％。

根據(jù)以上方案，所述干燥時(shí)手套箱中的溫度為60℃，干燥時(shí)間為4h。

根據(jù)以上方案，所述輥壓活化時(shí)控制輥壓機(jī)輥縫大小，讓金屬鋰粉/石墨/銅電極片勻速通過輥壓機(jī)輥縫。

本發(fā)明的有益效果是：

1)本發(fā)明利用性質(zhì)穩(wěn)定的質(zhì)量濃度為2％的SBR/甲苯溶液為粘結(jié)劑，將金屬鋰顆粒分布在其懸浮液中并進(jìn)行均勻涂布，通過采用輥壓機(jī)控制加載在電極片上的輥壓壓力，將含有鈍化層的金屬鋰粉通過機(jī)械外力進(jìn)行破碎，讓更多的金屬鋰表面暴露出來，從而增加金屬鋰粉的電化學(xué)活性，電極片上含有的金屬鋰顆粒作為鋰離子電池或其他電化學(xué)器件的可逆循環(huán)的鋰源，具有超高的電化學(xué)克容量；

2)本發(fā)明具有工藝簡單環(huán)保、易于放大化生產(chǎn)、產(chǎn)品具有超高的電化學(xué)克容量的特點(diǎn)，提供了一種基于鈍化金屬粉的電極片的活化策略，并具有大規(guī)模應(yīng)用的潛力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的金屬鋰粉顆粒的TEM表征圖；

圖2是本發(fā)明的金屬鋰粉/石墨/銅片集流體電極片活化前的SEM表征圖；

圖3是本發(fā)明的金屬鋰粉/石墨/銅片集流體電極片活化后的SEM表征圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說明。

實(shí)施例1，見圖1至圖3：

本發(fā)明提供一種基于鈍化金屬鋰粉負(fù)極的電極片活化方法，，包括如下步驟：

1)將含有金屬鋰粉的質(zhì)量濃度為2％的SBR/甲苯溶液采用涂布機(jī)均勻涂覆到以銅片為集流體的石墨電極片上，得到金屬鋰粉/石墨/銅電極片；

2)將金屬鋰粉/石墨/銅電極片轉(zhuǎn)移至氬氣保護(hù)的手套箱，在60℃下干燥4h，備用；

3)將干燥后的金屬鋰粉/石墨/銅電極片(總厚度92微米)在氬氣保護(hù)的手套箱中采用輥壓機(jī)進(jìn)行輥壓，控制輥壓機(jī)輥縫為60微米，讓金屬鋰粉/石墨/銅電極片勻速通過輥縫進(jìn)行輥壓活化；

4)將輥壓活化后的金屬鋰粉/石墨/銅電極片保存在氬氣保護(hù)的手套箱中備用。

從金屬鋰粉顆粒的TEM(透射電子顯微鏡)表征圖(圖1)可以看出，通過有機(jī)硅油生產(chǎn)出的金屬鋰粉表面由于副反應(yīng)的發(fā)生而存在一層鈍化層，其主要成份為碳酸鋰、氧化鋰等。該鈍化層的存在，會(huì)阻礙金屬鋰在電解液中鋰離子的脫出，并且增加電池內(nèi)阻。因此，通過合理的方法將金屬鋰粉外層鈍化層進(jìn)行活化非常有必要。

從掃描電鏡圖(SEM)片可以明顯看出，相比輥壓之前的金屬鋰粉/石墨/銅電極片(圖2)，輥壓之后的金屬鋰粉/石墨/銅電極片(圖3)更加平整，且輥壓前電極片表面尺寸較大的顆粒被機(jī)械外力壓碎。輥壓后，含有金屬鋰粉的電極片表面出現(xiàn)鋰金屬光澤。

以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者同等替換，但不脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改和局部替換均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。