电池负极片的修复方法、电池负极片及电池与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池负极片的修复方法、电池负极片及电池。


背景技术：

2.随着电子技术的发展，对于电池的寿命提出了更高的要求。影响电池寿命的主要原因之一为电池模组内成组的电芯数量多，而各个电芯的自放电数值差异大，导致电池模组在充放电过程中容易出现部分电芯过充及过放的问题，从而大大缩减了电芯的循环寿命，甚至会出现安全事故。
3.解决上述问题的方法之一是制作单个大容量电芯，在总体电容量不变的情况下，可以减少电芯数量，从而减小各电芯之间的自放电数值差异。但大容量电芯的负极片面积大，难以保证负极片表面平整度及光洁度的一致性，并且当负极片表面出现缺陷(如凹坑、漏箔)时，会导致电芯负极片局部析锂严重，电芯存在安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种电池负极片的修复方法，能够对电池负极片表面的缺陷进行修复，从而防止出现析锂现象，有利于提升电池负极片的合格率。
5.本发明提供一种电池负极片的修复方法，包括以下步骤：
6.s10：提供具有缺陷的电池负极片；其中，所述电池负极片包括箔材及设置于所述箔材至少一侧表面上的活性材料层，所述缺陷形成于所述活性材料层上；
7.s20：将修复材料设置在所述电池负极片的缺陷位置处；其中，所述修复材料的组成成分包括导离子材料；
8.s30：对所述修复材料进行平整处理，即得到修复后的电池负极片。
9.在一种可实现的方式中，上述s10步骤中，所述缺陷包括形成于所述电池负极片表面的凹坑和/或漏箔。
10.在一种可实现的方式中，上述s30步骤中，对所述修复材料进行平整处理是为了使所述修复材料与所述电池负极片的缺陷位置处周围的活性材料层复合在一起。
11.在一种可实现的方式中，所述导离子材料包括氧化镁、氧化钛、碳酸锂、磷酸锂、氟化锂、锂钛氧化合物、锂镧钛氧化合物、锂镧锆氧化合物、磷酸钛铝锂、氯化铝锂、氯化锆锂、锂磷氧氮化合物、li2s-p2s5、锂锗磷硫化合物和锂锡磷硫化合物中的一种或者多种。
12.在一种可实现的方式中，所述修复材料为修复材料浆料，所述修复材料浆料的组成成分包括所述导离子材料和溶剂。
13.在一种可实现的方式中，上述s20步骤中，所述修复材料浆料通过点涂的方式设置在所述电池负极片的缺陷位置处。
14.在一种可实现的方式中，上述s30步骤中，在对所述修复材料进行平整处理之前，先对所述修复材料进行烘烤，烘烤的温度为60℃-150℃，烘烤的时间小于或等于30分钟。
15.在一种可实现的方式中，所述修复材料浆料的粘度为1000cp-5000cp。
16.在一种可实现的方式中，所述修复材料浆料的固含量为35％-70％，或者50％-70％，或者55％-65％，或者40％-60％，或者45％-68％。
17.在一种可实现的方式中，所述修复材料浆料的组成成分还包括导电剂、增稠剂和第一粘接剂中的至少一种。
18.在一种可实现的方式中，所述修复材料浆料的组成成分包括导离子材料、导电剂、增稠剂、第一粘接剂和溶剂；所述修复材料浆料中除溶剂之外的各组分的重量份数分别为：导离子材料为88-96.5份，导电剂为1-5份，增稠剂为1-3份，第一粘接剂为1.5-5份。
19.在一种可实现的方式中，所述第一粘接剂包括聚乙烯醇(pva)、丁苯橡胶(sbr)和la系粘结剂中的一种或者多种。
20.在一种可实现的方式中，所述修复材料为干法修复膜，所述干法修复膜的组成成分包括所述导离子材料。
21.在一种可实现的方式中，所述干法修复膜通过填充或覆盖的方式设置在所述电池负极片的缺陷位置处。
22.在一种可实现的方式中，所述干法修复膜的组成成分还包括导电剂和/或第二粘接剂。
23.在一种可实现的方式中，所述干法修复膜的组成成分包括导离子材料、导电剂和第二粘接剂；所述干法修复膜中各组成成分的重量份数分别为：导离子材料为92-97.5份，导电剂为1-5份，第二粘接剂为1.5-5份。
24.在一种可实现的方式中，所述第二粘接剂包括聚偏氟乙烯(pvdf)、聚丙烯腈类(pan)、聚酰亚胺类(pi)及聚四氟乙烯(ptfe)中的一种或者多种。
25.在一种可实现的方式中，所述干法修复膜的厚度为10μm-200μm。
26.在一种可实现的方式中，上述s30步骤中，所述平整处理为辊压，在对所述修复材料进行辊压时，控制辊压力小于或等于150吨。
27.本发明还提供一种电池负极片，通过如上所述的电池负极片的修复方法制备而成。
28.本发明还提供一种电池，包括如上所述的电池负极片。
29.本发明提供的电池负极片的修复方法，通过将修复材料设置在电池负极片的缺陷位置处，然后对修复材料进行平整处理，使修复材料与电池负极片的缺陷位置处周围的活性材料层复合在一起，以对电池负极片表面的缺陷进行修复。修复后，修复材料填充在缺陷内，能够提高电池负极片表面的平整度，同时修复材料的组成成分包括导离子材料，电解液中的锂离子能够与修复材料进行嵌合和脱嵌，从而促进电池负极片表面的锂离子均匀分布，抑制锂枝晶生长，防止出现析锂现象，从而提升电池负极片的合格率，提高电池的安全性能。
附图说明
30.图1为本发明实施例中电池负极片在修复前的结构示意图。
31.图2为图1的局部截面示意图。
32.图3为本发明实施例中电池负极片的修复过程示意图。
33.图4为本发明实施例中电池负极片在修复后的局部截面示意图。
34.图5为本发明另一实施例中电池负极片在修复前的局部截面示意图。
35.图6为本发明另一实施例中电池负极片的修复过程示意图。
36.图中：1-电池负极片，11-箔材，12-活性材料层，121-缺陷，2-修复材料，3-点涂机。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
38.本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
39.本发明的说明书和权利要求书中所涉及的上、下、左、右、前、后、顶、底等(如果存在)方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，方位词的使用不应限制本发明请求保护的范围。
40.如图1至图4所示，本发明实施例提供的电池负极片的修复方法，主要用于大电池负极片的修复(当然也可以用于小电池负极片的修复)，该电池负极片的修复方法包括以下步骤：
41.s10：提供具有缺陷121的电池负极片1；其中，电池负极片1包括箔材11及设置于箔材11至少一侧表面上的活性材料层12，缺陷121形成于活性材料层12上，缺陷121包括形成于电池负极片1表面的凹坑和/或漏箔；
42.s20：将修复材料2设置在电池负极片1的缺陷121位置处；其中，修复材料2的组成成分包括导离子材料；
43.s30：对修复材料2进行平整处理，使修复材料2与电池负极片1的缺陷121位置处周围的活性材料层12复合在一起，即得到修复后的电池负极片1。
44.具体地，如图2所示，当缺陷121为形成于电池负极片1表面的凹坑时，此时凹坑为活性材料层12局部凹陷形成，且该凹坑未贯穿活性材料层12，故而箔材11未通过该凹坑露出。如图5所示，当缺陷121为形成于电池负极片1表面的漏箔时，此时该缺陷121贯穿活性材料层12，故而表现为漏箔。上述两种缺陷121均会影响电池负极片1表面的平整度，同时会影响电解液中的锂离子与活性材料层12之间的嵌合和脱嵌反应，进而影响电池负极片1表面的锂离子的均匀分布，使得电池负极片1表面出现析锂现象，影响电芯的安全性能。
45.本实施例提供的电池负极片的修复方法，对涂布完负极材料但还未辊压的电池负极片1进行检测，检测到缺陷121之后，通过将修复材料2设置在电池负极片1的缺陷121位置处，然后对修复材料2进行平整处理；在平整处理后，修复材料2填充在缺陷121位置内且修复材料2的表面与活性材料层12的表面基本保持齐平，同时修复材料2与电池负极片1的缺陷121位置处周围的活性材料层12复合在一起，以对电池负极片1表面的缺陷121进行修复。所述平整处理包括将修复材料2与活性材料层12共同辊压或者板压，或者先将修复材料2用平板抹平后，再与活性材料层12共同辊压。修复后，修复材料2填充在缺陷121内，能够提高电池负极片1表面的平整度，同时修复材料2的组成成分包括导离子材料，电解液中的锂离子能够与修复材料2进行嵌合和脱嵌(即锂离子能够嵌入修复材料2中或从修复材料2中脱出)，从而促进电池负极片1表面的锂离子均匀分布，抑制锂枝晶生长，防止出现析锂现象，
从而提升电池负极片的合格率，提高电池的安全性能。
46.作为一种实施方式，导离子材料包括氧化镁、氧化钛、碳酸锂、磷酸锂、氟化锂、锂钛氧化合物、锂镧钛氧化合物、锂镧锆氧化合物、磷酸钛铝锂、氯化铝锂、氯化锆锂、锂磷氧氮化合物、li2s-p2s5、锂锗磷硫化合物和锂锡磷硫化合物中的一种或者多种的组合。上述材料均能够与锂离子进行嵌合和脱嵌反应。
47.如图3所示，作为一种实施方式，修复材料2为修复材料浆料，修复材料浆料的组成成分包括导离子材料和溶剂。在上述s20步骤中，修复材料2通过点涂的方式设置在电池负极片1的缺陷121位置处。修复材料浆料的粘度为1000cp-5000cp，或1000cp-1500cp；或1500cp-2000cp；或2000cp-2500cp；；或2500cp-3000cp；；或3000cp-3500cp；；或3500cp-4000cp；；或4500cp-5000cp；从而保证点涂的效果。
48.具体地，如图3所示，当采用点涂的方式时，先将修复材料2配制成粘度为1000cp-5000cp的修复材料浆料，然后利用点涂机3将修复材料浆料点涂在缺陷121位置处，再进行平整处理即可。
49.作为一种实施方式，修复材料浆料的组成成分还包括导电剂、增稠剂和第一粘接剂。增稠剂具有凝胶化作用，能够增加修复材料浆料的黏度，增大修复材料浆料中各组分之间的黏结性能；第一粘接剂除了能够增大修复材料浆料中各组分之间的黏结性能外，还能够提高修复材料2的粘性，使得修复材料2与活性材料层12在平整处理时除了能够通过机械力嵌合在一起外，还能够粘接在一起(当缺陷121为漏箔时，修复材料2还能够与箔材11表面粘接在一起)，从而提高两者之间的结合力，防止修复材料2发生脱落。同时，修复材料浆料中的导电剂能够增加修复材料2的嵌锂能力。
50.作为一种实施方式，增稠剂为羧甲基纤维素钠；第一粘接剂包括聚乙烯醇(pva)、丁苯橡胶(sbr)和la系粘结剂中的一种或者多种的组合，la系粘结剂包括la132和la133等；溶剂为水和/或nmp。
51.作为一种实施方式，修复材料浆料中除溶剂外各组成成分的重量份数分别为：导离子材料为88-96.5份，导电剂为1-5份，增稠剂为1-3份，第一粘接剂为1.5-5份。溶剂的重量份数可通过修复材料浆料的粘度进行控制。
52.作为一种实施方式，上述s30步骤中，在对修复材料2进行平整处理之前，先对修复材料2进行烘烤(具体地，在烘烤时，可以对点涂有修复材料2的电池负极片1整体进行烘烤；也可以对点涂有修复材料2的缺陷121位置处进行局部烘烤)，烘烤的温度为60℃-150℃，或者为60℃-90℃，或者为90℃-120℃，或者为90℃-120℃；烘烤的时间小于或等于30分钟，或者为10分钟-15分钟；或者为15分钟-30分钟；或者为3分钟-10分钟，或者为1分钟-2分钟。通过在平整处理之前对修复材料2进行烘烤，能够减少修复材料2中的溶液含量，便于后续的平整处理；同时，在烘烤过程中，还能够增强修复材料2中各组分之间的结合力以及修复材料2与活性材料层12之间的结合力。
53.如图6所示，作为另一种实施方式，修复材料2为干法修复膜，干法修复膜的组成成分包括导离子材料。上述s20步骤中，修复材料2通过填充或覆盖的方式设置在电池负极片1的缺陷121位置处。
54.具体地，如图6所示，当采用干法修复膜进行修复时，可将单层或多层干法修复膜填充在缺陷121位置内(干法修复膜的尺寸可以小于缺陷121的尺寸)，或者将单层或多层干
法修复膜覆盖在缺陷121位置处(干法修复膜的尺寸可以稍大于缺陷121的尺寸)，然后对干法修复膜进行平整处理即可。
55.作为一种实施方式，干法修复膜可通过压延形成。具体地，在制作干法修复膜时，将干法修复膜中的各组分混合均匀后，通过压延机进行压延即可得到薄片状的干法修复膜。当然，在其它实施例中，干法修复膜也可以通过其他方法制备得到。
56.作为一种实施方式，所述干法修复膜的组成成分还包括导电剂和第二粘接剂。导电剂除了能够增加干法修复膜的嵌锂能力外，在通过压延形成干法修复膜时，导电剂还能够填充在导离子材料颗粒之间的空隙中，增强干法修复膜内部的紧实程度和紧密连接程度，增加干法修复膜的延展性，防止干法修复膜松散掉。第二粘接剂除了能够增大干法修复膜中各组分之间的黏结性能外，还能够提高修复材料2的粘性，使得修复材料2与活性材料层12在平整处理时除了能够通过机械力嵌合在一起外，还能够粘接在一起，从而提高两者之间的结合力，防止修复材料2发生脱落。
57.具体地，通常采用干法制备的干法修复膜中不含溶剂，故在修补时其可以不烘烤直接平整处理。同时，干法修复膜可以像使用胶带一样，根据缺陷121大小进行裁剪、贴合或填充，使用更方便。
58.作为一种实施方式，导电剂包括炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨和石墨烯中的一种或多种的组合；第二粘接剂包括聚偏氟乙烯(pvdf)、聚丙烯腈类(pan)、聚酰亚胺类(pi)及聚四氟乙烯(ptfe)中的一种或者多种。
59.作为一种实施方式，干法修复膜中各组成成分的重量份数分别为：导离子材料为92-97.5份，导电剂为1-3份，第二粘接剂为1.5-5份。
60.作为一种实施方式，干法修复膜的厚度为10μm-200μm，或者干法修复膜的厚度为10μm-30μm，或者干法修复膜的厚度为30μm-50μm，或者干法修复膜的厚度为50μm-100μm，或者干法修复膜的厚度为100μm-120μm，或者干法修复膜的厚度为120μm-150μm，或者干法修复膜的厚度为150μm-170μm，或者干法修复膜的厚度为170μm-200μm。
61.作为一种实施方式，上述s30步骤中，平整处理可以采用辊压进行。在对修复材料2进行辊压时，控制辊压力小于或等于150吨；或者控制辊压力大于或等于40吨，且小于或等于130吨；或者控制辊压力大于或等于50吨，且小于或等于100吨；或者控制辊压力大于或等于60吨，且小于或等于80吨，从而保证辊压效果，且不损伤电池负极片1。
62.本发明实施例还提供一种电池负极片1，通过如以上所述的电池负极片的修复方法制备而成。
63.本发明实施例还提供一种电池，包括如以上所述的电池负极片1。所述电池为锂电池，所述锂电池为锂离子电池或金属锂电池。
64.本发明实施例提供的电池负极片的修复方法，通过将修复材料2设置在电池负极片1的缺陷121位置处，然后对修复材料2进行平整处理；在平整处理后，修复材料2填充在缺陷121位置内且修复材料2的表面与活性材料层12的表面基本保持齐平，同时修复材料2与电池负极片1的缺陷121位置处周围的活性材料层12复合在一起，以对电池负极片1表面的缺陷121进行修复。修复后，修复材料2填充在缺陷121内，能够提高电池负极片1表面的平整度，同时修复材料2的组成成分包括导离子材料，电解液中的锂离子能够与修复材料2进行嵌合和脱嵌，从而促进电池负极片1表面的锂离子均匀分布，抑制锂枝晶生长，防止出现析
锂现象，从而提升电池负极片的合格率，提高电池的安全性能。
65.实施例一
66.将10.00kg人造石墨、0.10kg导电炭黑、0.16kgcmc、0.65kgsbr进行配料。首先将增稠剂cmc分散在去离子水中，搅拌3h；加入导电炭黑再搅拌1h，然后将人造石墨均分两步加入，搅拌3h，调节粘度至4000cp；最后加入改性sbr，搅拌30min，除泡后经150目筛网过筛，将过筛后的浆料涂布至8μm厚度的铜箔两面。
67.将1.00kg磷酸钛铝锂、10.47g导电炭黑、15.71g cmc(羧甲基纤维素钠)、52.36gsbr(固含量40％)与1.05kg水混合配制成修复材料浆料，调节粘度至3500cp。
68.目测涂布完的负极片表面是否有缺陷(凹坑、漏箔)，用点涂机将修复材料浆料喷到该缺陷处，经过100℃烘烤15分钟，然后将修复材料与负极片上的负极材料层一起在60吨压力下辊压，使负极片表面平整。
69.实施例二
70.本实施例与实施例一不同的地方在于采用干法修复膜对负极片表面的缺陷进行修复，具体地：
71.将1.00kgli2co3、15.54g炭黑与20.73g pvdf混合均匀后，通过压延机制备碳酸锂干法修复膜，目测负极片表面的缺陷(凹坑、漏箔)，将碳酸锂干法修复膜剪切成合适的形状，放置在该缺陷处，然后将碳酸锂干法修复膜与负极片上的负极材料层一起在100吨压力下辊压，使负极片表面平整。
72.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种电池负极片的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：s10：提供具有缺陷的电池负极片；其中，所述电池负极片包括箔材及设置于所述箔材至少一侧表面上的活性材料层，所述缺陷形成于所述活性材料层上；s20：将修复材料设置在所述电池负极片的缺陷位置处；其中，所述修复材料的组成成分包括导离子材料；s30：对所述修复材料进行平整处理，即得到修复后的电池负极片。2.如权利要求1所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，所述导离子材料包括氧化镁、氧化钛、碳酸锂、磷酸锂、氟化锂、锂钛氧化合物、锂镧钛氧化合物、锂镧锆氧化合物、磷酸钛铝锂、氯化铝锂、氯化锆锂、锂磷氧氮化合物、li2s-p2s5、锂锗磷硫化合物和锂锡磷硫化合物中的一种或者多种。3.如权利要求1所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，所述修复材料为修复材料浆料，所述修复材料浆料的组成成分包括所述导离子材料和溶剂。4.如权利要求3所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，上述s30步骤中，在对所述修复材料进行平整处理之前，先对所述修复材料进行烘烤，烘烤的温度为60℃-150℃，烘烤的时间小于或等于30分钟。5.如权利要求3所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，所述修复材料浆料的粘度为1000cp-5000cp。6.如权利要求3所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，所述修复材料浆料的固含量为35％-70％。7.如权利要求3所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，所述修复材料浆料的组成成分还包括导电剂、增稠剂和第一粘接剂中的至少一种。8.如权利要求3所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，所述修复材料浆料的组成成分包括导离子材料、导电剂、增稠剂、第一粘接剂和溶剂；所述修复材料浆料中除溶剂之外的各组分的重量份数分别为：导离子材料为88-96.5份，导电剂为1-5份，增稠剂为1-3份，第一粘接剂为1.5-5份。9.如权利要求7所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，所述第一粘接剂包括聚乙烯醇(pva)、丁苯橡胶(sbr)和la系粘结剂中的一种或者多种。10.如权利要求1所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，所述修复材料为干法修复膜，所述干法修复膜的组成成分包括所述导离子材料。11.如权利要求10所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，所述干法修复膜的组成成分还包括导电剂和/或第二粘接剂。12.如权利要求10所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，所述干法修复膜的组成成分包括导离子材料、导电剂和第二粘接剂；所述干法修复膜中各组成成分的重量份数分别为：导离子材料为92-97.5份，导电剂为1-5份，第二粘接剂为1.5-5份。13.如权利要求11所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，第二粘接剂包括聚偏氟乙烯(pvdf)、聚丙烯腈类(pan)、聚酰亚胺类(pi)及聚四氟乙烯(ptfe)中的一种或者多种。14.如权利要求10所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，所述干法修复膜的厚度为10μm-200μm。15.如权利要求1-14中任一项所述的电池负极片的修复方法，其特征在于，上述s30步
骤中，所述平整处理为辊压，在对所述修复材料进行辊压时，控制辊压力小于或等于150吨。16.一种电池负极片，其特征在于，通过如权利要求1-15中任一项所述的电池负极片的修复方法制备而成。17.一种电池，其特征在于，包括如权利要求16所述的电池负极片。

技术总结
本发明提供一种电池负极片的修复方法、电池负极片及电池，该电池负极片的修复方法包括以下步骤：S10：提供具有缺陷的电池负极片；其中，电池负极片包括箔材及设置于箔材至少一侧表面上的活性材料层，缺陷形成于活性材料层上；S20：将修复材料设置在电池负极片的缺陷位置处；其中，修复材料的组成成分包括导离子材料；S30：对修复材料进行平整处理，即得到修复后的电池负极片。该电池负极片的修复方法能够对电池负极片表面的缺陷进行修复，从而防止出现析锂现象，有利于提升电池负极片的合格率。有利于提升电池负极片的合格率。有利于提升电池负极片的合格率。


技术研发人员：王小绘 许伟 苏朝顺 刘永明 文娟
受保护的技术使用者：微宏公司
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/8/13