金屬鋰帶的制備方法及采用該方法制備的金屬鋰帶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰金屬技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬鋰帶的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于鋰電池具有能量密度高等特點，進(jìn)入21世紀(jì)之后，其在儲能器件中扮演著越 來越重要的角色。而隨著使用這些鋰電池的便攜式電子設(shè)備微型化和長待機化的不斷發(fā) 展，這些設(shè)備對鋰電池的能量密度提出了越來越高的要求。因此，如何提高鋰電池的能量密 度，便成為了廣大鋰電池研宄領(lǐng)域研宄者最為重點的研宄方向。
[0003] 鋰電池包括金屬鋰負(fù)極電池和鋰離子電池。
[0004] 對于鋰離子電池而言，由于電極材料的原因，在首次充電過程中均會形成固體電 解質(zhì)膜（SEI膜），從而消耗一部分來自正極材料中的鋰離子，最終導(dǎo)致電芯的首次庫倫效 率低于100%。例如石墨材料的首次庫倫效率在90%左右，而合金陽極首次效率更低，以硅 陽極材料為例，其首次庫倫效率之間65%~85%之間。為了較大幅度的提高電芯的能量密 度，就有必要提高電芯的首次庫倫效率。在這方面，國內(nèi)外專家均展開了廣范的研宄，并取 得了一些成果：公開號為CN1290209C的中國專利申請?zhí)岬綄嚱饘?、陽極材料和非水液體 混合形成漿料，將漿料涂覆到集流體上，然后干燥漿液；該方法雖然能夠起到補鋰作用，最 終實現(xiàn)提高電芯的首次庫倫效率的目的，但是整個電芯的生產(chǎn)工藝必須在干燥室內(nèi)完成， 同時金屬鋰與陽極材料共混難度大，因此生產(chǎn)成本較高。申請?zhí)枮镴P1996027910的日本專 利申請采用將金屬鋰片覆蓋在陽極片表面，然后卷繞制成電池，再灌注電解液的方法制備 鋰離子電池，使用該方法補鋰時，由于補鋰量需求較低，需要使用厚度非常小的金屬鋰帶。
[0005] 而對于金屬鋰電池而言，由于正極材料涂敷厚度及活性材料比容量的限制，其真 實需要的與其匹配的金屬鋰的厚度同樣較小，降低現(xiàn)有鋰電池金屬鋰片的厚度，同樣可以 顯著的提高電池的能量密度。但現(xiàn)有技術(shù)難以生成出厚度較小的金屬鋰帶。
[0006] 有鑒于此，確有必要開發(fā)一種新的方法，用以制備厚度較小，同時又能大批量穩(wěn)定 生產(chǎn)金屬鋰帶，從而用于儲能器件補鋰或金屬鋰電池負(fù)極。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種金屬鋰帶的制備方法： 首先選擇基材，然后用潤滑劑對基材進(jìn)行處理，再將鋰源布置于兩層處理后的基材之間輥 壓得到復(fù)合鋰帶，通過選擇使用輥壓輥的半徑配比，以及輥壓過程中兩對輥輥速的調(diào)節(jié)，從 而使得鋰帶與兩層基材之間粘接力不同，最后將復(fù)合鋰帶中與鋰層粘接力較小的基材剝 離，得到單面自支撐的金屬鋰帶。該方法制備金屬鋰帶方法簡便，制備出來的鋰帶厚度均勻 性好。
[0008] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] 一種金屬鋰帶的制備方法，主要包括如下步驟：
[0010] 步驟1，基材處理：將潤滑劑A均勻布置于厚度為ha的基材A上得到處理后的基材 A待用；將潤滑劑B均勻布置于厚度為hb的基材B上得到處理后的基材B待用；
[0011] 步驟2,鋰帶預(yù)成型：將金屬鋰源布置于步驟1所述處理后的基材A和處理后的基 材B之間，之后采用對輥進(jìn)行輥壓即得到預(yù)成型鋰帶，所述對輥包括a輥和b棍，所述a輥 和所述b輥的半徑分別為^和r b，輥壓時a輥和b輥的表面輥壓線的速度分別為Va、Vb，輥 壓時a輥和b輥之間的間隙為小于或等于h a+hb+100um;
[0012] 步驟3,成品鋰帶制備：去除步驟2得到的預(yù)成型鋰帶上的基材A或/和基材B，即 得到厚度不超過IOOum的成品金屬鋰帶。
[0013] 作為本發(fā)明金屬鋰帶的制備方法的一種改進(jìn)，步驟1所述的基材A為金屬箔材、聚 合物箔材或復(fù)合箔材；所述的基材B為金屬箔材、聚合物箔材或復(fù)合箔材。
[0014] 作為本發(fā)明金屬鋰帶的制備方法的一種改進(jìn)，步驟1所述的基材A為銅箔、鋁箔、 無銹鋼箔、鋁塑膜、尼龍膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚氯乙烯膜或聚酯膜，且h/J、于或等于 5mm;所述的基材B為銅箔、錯箔、無銹鋼箔、錯塑膜、尼龍膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚氯乙烯 膜或聚醋膜，且h/J、于或等于5mm。
[0015] 作為本發(fā)明金屬鋰帶的制備方法的一種改進(jìn)，步驟1所述的潤滑劑A為固體潤滑 劑或/和液體潤滑劑；所述的潤滑劑B為固體潤滑劑或/和液體潤滑劑。
[0016] 作為本發(fā)明金屬鋰帶的制備方法的一種改進(jìn)，步驟1所述的潤滑劑A為石墨、二硫 化鉬、氧化物、氟化物、軟金屬、礦物油、合成油和動植物油中的至少一種；所述的潤滑劑B 為石墨、二硫化鉬、氧化物、氟化物、軟金屬、礦物油、合成油和動植物油中的至少一種。
[0017] 作為本發(fā)明金屬鋰帶的制備方法的一種改進(jìn)，步驟2所述匕與1^的關(guān)系以及乂3與 Vb的關(guān)系為：r r b或/和V V b。
[0018] 作為本發(fā)明金屬鋰帶的制備方法的一種改進(jìn)，步驟2所述^與Vb的關(guān)系為：
[0019] 作為本發(fā)明金屬鋰帶的制備方法的一種改進(jìn)，步驟2所述預(yù)成型后的金屬鋰帶 中，鋰金屬層與基材A和基材B的粘接力不同。
[0020] 作為本發(fā)明金屬鋰帶的制備方法的一種改進(jìn)，步驟2所述鋰源為金屬鋰帶、金屬 鋰絲和金屬鋰粉中的至少一種。
[0021] 本發(fā)明還包括一種使用上述方法制備得到的金屬鋰帶。
[0022] 本發(fā)明的有益效果在于：與傳統(tǒng)的金屬鋰帶制備方法不同，本發(fā)明的金屬鋰帶制 備方法具有明顯優(yōu)勢：
[0023] 首先，通過調(diào)節(jié)對輥輥徑比以及輥壓過程中兩輥輥速比，可以制備得到厚度均勻 性良好的金屬鋰帶；同時使得金屬鋰層與兩側(cè)基材之間粘接力不同，便于后期將基材逐層 從鋰帶上揭掉。
[0024] 其次，本發(fā)明在金屬層與基材之間引入了潤滑層，該潤滑劑能夠極大的降低鋰帶 與基材之間的粘接力，便于將基材從鋰帶上剝離下來，從而得到獨立支撐的厚度小的金屬 鋰帶。
[0025] 最后，該方法制備金屬鋰帶，工藝簡單，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明及其有益效果進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方 式不限于此。
[0027] 比較例1
[0028] 選擇兩片厚度均為0.1 mm的PET聚酯薄膜為基材，之后以金屬鋰粉為鋰源，置于兩 層基材之間，用輥壓機滾壓，所選擇的輥壓機輥半徑均為400mm，滾壓過程中，兩棍輥速均為 lm/s，控制兩輥之間的間隙為0. 203mm，之后得到金屬鋰均勻分布于兩薄膜之間的復(fù)合金屬 鋰帶。
[0029] 實施例1
[0030] 基材處理：選擇兩片厚度均為0.1 mm的PET聚酯薄膜為基材，之后分別在兩片基材 的各一個表面上涂敷一層硅油，得到預(yù)處理后的基材；
[0031] 鋰片制備：以金屬鋰粉為鋰源，置于上述預(yù)處理后的兩片基材之間，且處理層與鋰 處于同一側(cè)；用對輥（a輥和b輥）對其進(jìn)行滾壓，a輥和b輥的輥半徑均為400mm，滾壓過 程中，a輥和b輥的輥速均為lm/s，控制兩輥之間的間隙為0. 203mm，之后得到金屬鋰均勻 分布于兩薄膜之間的復(fù)合金屬鋰帶。
[0032] 實施例2
[0033] 與實施例1的不同之處在于：滾壓時所使用的a輥和b輥的半徑分別為400mm和 600mm〇
[0034] 其余與實施例1相同，不再贅述。
[0035] 實施例3
[0036] 與實施例1的不同之處在于：滾壓時所使用的a輥和b輥的半徑分別為200mm和 400mm〇
[0037] 其余與實施例1相同，不再贅述。
[0038] 實施例4，
[0039] 與實施例1的不同之處在于：滾壓時所使用的a輥和b輥的半徑分別為200mm和 800mm ;
[0040] 其余與實施例1相同，不再贅述。
[0041] 實施例5
[0042] 與實施例1的不同之處在于：滾壓過程中a棍和b棍的棍速分別為lm/s和4m/s。
[0043] 其余與實施例1相同，不再贅述。
[0044] 實施例6
[0045] 與實施例1的不同之處在于：滾壓過程中a棍和b棍的棍速分別為lm/s和8m/s。
[0046] 其余與實施例1相同，不再贅述。
[0047] 實施例7
[0048] 與實施例1的不同之處在于：滾壓過程中a輥和b輥的輥速分別為lm/s和20m/ So
[0049] 其余與