CN114284463A - 一种复合补锂片以及设有该复合补锂片的电芯和电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合补锂片，其包括第一膜片、第二膜片以及至少一个含锂金属体。中间含锂金属体的两侧设置第一膜片和第二膜片，第一膜片和第二膜片的外侧还可设有另外的含锂金属体。未被第一膜片和第二膜片覆盖的含锂金属体的部分形成首效补锂区，用以快速补充电池首次充放电过程中形成SEI膜所消耗的活性锂；被第一膜片和第二膜片覆盖的含锂金属体的部分形成缓释补锂区，用以持久补充电池在长期电化学反应过程中损失的活性锂。通过本发明的复合补锂片，可以同时实现电池的首效补锂以及长期补锂，可以控制首效补锂过程中的补锂量以及控制电池在长期使用过程中的补锂量，既保证了电池的活性锂充足补给，又避免了过量补锂导致的安全隐患。

Description

一种复合补锂片以及设有该复合补锂片的电芯和电池

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体地涉及一种复合补锂片以及设有该复合补锂片的电芯和电池。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、高倍率的特点，近年来锂离子电池在汽车、能源等领域的广泛应用进一步催生了对其电化学性能的高要求，包括高能量密度、高安全性和长日历使用寿命。锂离子电池的电化学性能与其首次库伦效率和负极固体电解质界面(SEI)膜的形成密切相关，在锂离子电池化成的首次充电过程中，负极表面形成的SEI膜会消耗部分活性锂从而造成正极材料的锂损失，常用的石墨负极首次充电会消耗约10％的锂源，越高比容量的负极材料，如硅、无定形碳等，其对正极锂源的消耗越多；另外，除了首次充放电过程以外，电池持续运行过程中也会不断消耗活性锂，造成循环后的容量衰减。

对正极或负极进行补锂是提升锂离子电池能量密度、改善循环性能的一种有效方法，如何提高首效同时还能在电池循环过程中持续补充活性锂消耗，是锂离子电池补锂技术研究的重点。已经有研究通过引入活性较高的金属锂(粉)或金属锂盐来补偿锂离子电池在首次充放电时的容量损失，但这种方法只能补充电池首次充电过程中的损失，多次循环后对循环寿命的改善效果有限。另外，还有通过引入第三电极来实现电池首效补锂和运行过程的持续补锂，但引入第三电极需要重新设计电芯结构和壳盖结构，引起一系列工艺等的变动。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明提供一种复合补锂片，该复合补锂片包括第一膜片、第二膜片以及至少一个含锂金属体。中间含锂金属体的两侧设置第一膜片和第二膜片，第一膜片和第二膜片的外侧还可设有另外的含锂金属体。未被第一膜片和第二膜片覆盖的含锂金属体的部分形成首效补锂区，用以快速补充电池首次充放电过程中形成SEI膜所消耗的活性锂；被第一膜片和第二膜片覆盖的含锂金属体的部分形成缓释补锂区，用以持久补充电池在长期电化学反应过程中损失的活性锂。通过本发明的复合补锂片，可以同时实现电池的首效补锂以及长期补锂，可以控制首效补锂过程中的补锂量以及控制电池在长期使用过程中的补锂量，既保证了电池的活性锂充足补给，又避免了过量补锂导致的安全隐患。

本发明提供的技术方案如下：

根据本发明提供一种复合补锂片，该复合补锂片包括第一膜片、第二膜片以及第一含锂金属体，第一膜片与第二膜片的结构相对称，第一膜片和第二膜片置于第一含锂金属体的两侧，第一膜片和第二膜片从两侧覆盖第一含锂金属体的区域形成复合补锂片的缓释补锂区，第一膜片和第二膜片未从两侧覆盖第一含锂金属体的区域形成复合补锂片的首效补锂区，第一膜片和第二膜片具有微孔，微孔的孔径为0.01μm～2000μm，微孔的通孔孔隙率为10％～90％，首效补锂区与缓释补锂区的面积比为1/2～1/5；或者，复合补锂片包括第一膜片、第二膜片、第一含锂金属体以及第二含锂金属体，第一膜片与第二膜片的结构相对称，第一膜片和第二膜片置于第一含锂金属体的两侧，第二含锂金属体设置于第一膜片和第二膜片的外侧，第一膜片和第二膜片从两侧覆盖第一含锂金属体的区域形成复合补锂片的缓释补锂区，第二含锂金属体的区域以及第一膜片和第二膜片未从两侧覆盖第一含锂金属体的区域形成复合补锂片的首效补锂区，第一膜片和第二膜片具有微孔，微孔的孔径为0.01μm～2000μm，微孔的通孔孔隙率为10％～90％，首效补锂区与缓释补锂区的面积比为1/2～1/5。

含锂金属体的材料可以为金属锂或富锂合金，含锂金属体优选为片材。在仅设置第一含锂金属体的情况下，第一膜片和第二膜片夹置第一含锂金属体，第一含锂金属体的一部分被第一膜片和第二膜片从两侧覆盖，而第一含锂金属体的剩余部分未被第一膜片和第二膜片从两侧覆盖。在同时设置第一含锂金属体和第二含锂金属体的情况下，第一膜片和第二膜片夹置第一含锂金属体，第一膜片和第二膜片可以完全地或部分地覆盖第一含锂金属体，第一膜片和第二膜片的与紧邻第一含锂金属体相反的另一侧又分别设有第二含锂金属体，第二含锂金属体未被第一膜片和第二膜片覆盖。未被膜片覆盖的含锂金属体可以快速地嵌入或沉积到电极活性材料上，从而在电池化成以及前几次补锂充放电过程中起到对电池进行首效补锂的作用。未被膜片覆盖的含锂金属体部分反应完全后，被膜片覆盖的含锂金属体失电子后，锂离子需要通过膜片的微孔缓慢释放，在电池的整个寿命周期中持续地嵌入或沉积到电极活性材料上，从而起到在电池的整个生命周期中长效补锂的作用。未被膜片覆盖的首效补锂区与被膜片覆盖的缓释补锂区的面积和比值可以根据首效补锂和整个生命周期补锂的补锂量来确定。

第一含锂金属体可以为整片结构，即第一含锂金属体可以是完整的片材。当整片的第一含锂金属体会导致补锂量超过所需量时，第一含锂金属体也可以为多个分离片结构，多个分离片之间部分连接或者相互间隔开。设置于复合补锂片中间的多个分离片结构的含锂金属体统称为第一含锂金属体。当多个分离片相互间隔开时，优选地，通过连接部连接各个分离片或者通过基片连接各个分离片用以形成整体结构，从而使得利用第一含锂金属体制备复合补锂片的过程更加易于操作。

为了将第一含锂金属体部分露出，第一膜片和第二膜片的大小可以小于第一含锂金属体的大小。或者，在第一膜片和第二膜片上可设有开口。具体地讲，在第一膜片和第二膜片上可设有单个开口，该开口可以为诸如S形、Z字形或螺旋形等的曲线形。优选地，开口在第一膜片和第二膜片上均匀布设，也就是说，开口的曲线形状在膜片上大致均匀分布。或者，在第一膜片和第二膜片上可设有多个开口，开口的形状可以为圆形、椭圆形、曲线形或多边形等。优选地，多个开口在第一膜片和第二膜片上均匀布设，也就是说，多个开口在膜片的边角和中心区域大致均匀分布，开口之间的间距大致相同。通过在膜片上均匀布设开口，可以使得沉积或嵌入极片内的活性锂呈现均匀分布，从而确保整个极片的均匀补锂，避免局部过度补锂所造成的锂枝晶刺破隔膜等安全隐患。

复合补锂片还可包括第一基片，第一含锂金属体可固定连接于第一基片上。在第一含锂金属体为较薄的箔片或者为多个分离片结构的情况下，优选地，将第一含锂金属体以例如压嵌或粘接等方式固定连接于第一基片，由此可以避免箔片卷曲或分离片分散所导致的不易加工组装等问题。第一基片上可设有通孔，或者在第一基片的两侧分别设置第一含锂金属体，这样可以对位于复合补锂片两侧的电极活性材料同时进行补锂。第一基片的材料可以为在电解液中结构稳定的材料。第一基片可以不导电，例如第一基片的材料可以是聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合物。或者，第一基片可以导电，例如，第一基片的材料可以是聚合物与导电材料的复合物或者混合物，其中聚合物可以是聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚吡咯等在电解液中电化学稳定的聚合物，导电材料可以为炭黑、碳纳米管、石墨烯、导电金属粉等；或者，第一基片可以为诸如铜、铝等导电材料，基片同时可以起到汇集和传导电流的作用。

在由第一含锂金属体以及两侧的膜片组成的层叠结构的基础上，还可在膜片的外侧设置第二含锂金属体。当设置第二含锂金属体时，第一含锂金属体可被膜片完全覆盖，仅由第二含锂金属体作为首效补锂区；或者，第一含锂金属体可被膜片部分覆盖，由第一含锂金属体的未被膜片覆盖的部分和第二含锂金属体共同作为首效补锂区。第二含锂金属体可为单片结构，在第二含锂金属体上可设有一个通孔，该通孔可以为诸如S形、Z字形或螺旋形等的曲线形，通孔在第二含锂金属体上均匀布设；或者，在第二含锂金属体上可设有多个通孔，通孔的形状为圆形、椭圆形、曲线形或多边形等，多个通孔在第二含锂金属体上均匀布设。通过设置通孔的尺寸可以控制补锂量，避免过度补锂的情况；通过均匀布置通孔可以确保整个极片的均匀补锂，避免局部过度补锂的情况。第二含锂金属体也可以为多个分离片结构，多个分离片之间部分连接或者相互间隔开。通过设置分离片的尺寸可以控制补锂量，通过均匀布设分离片可以达到均匀补锂的目的。第二含锂金属体也可以为均匀分布的曲线形等长条结构，曲线形例如可以为S形、Z字形或螺旋形等。

复合补锂片还可包括第二基片，第二含锂金属体固定连接于第二基片上。在第二含锂金属体为较薄的箔片、为多个分离片结构或者为长条结构的情况下，优选地，将第二含锂金属体以例如压嵌或粘接等方式固定连接于第二基片，由此可以避免箔片、长条结构卷曲或分离片分散所导致的不易加工组装等问题。第二基片为多孔结构，从而使得第一含锂金属体的活性锂可以穿过膜片和第二基片顺利向外扩散。第二基片的材料可以为在电解液中结构稳定的材料，可以导电也可以不导电，例如可以是聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合物，或者可以是聚合物与导电材料的复合物或者混合物，其中聚合物可以是聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚吡咯等在电解液中电化学稳定的聚合物，导电材料可以为炭黑、碳纳米管、石墨烯、导电金属粉等。当第二基片为诸如铜、铝等导电材料时，基片同时可以起到汇集和传导电流的作用。在第二含锂金属体为箔片、长条结构或分离片结构时，第二含锂金属体也可以直接固定连接于第一膜片和第二膜片，从而使得第一膜片和第二膜片起到第二基片的固定连接的作用。

第一膜片和第二膜片可以为聚合物导电层，聚合物导电层的材料可以为聚合物与导电材料的复合物或者混合物，其中聚合物可以是聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚吡咯等在电解液中电化学稳定的聚合物，优选为凝胶聚合物材料，例如聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烷、脂肪族聚碳酸酯或聚硅氧烷等，导电材料可以为导电碳材料或者导电金属材料，例如导电碳黑、石墨烯、碳纳米管、铝粉或铜粉等，可以通过导电填料的掺杂比例来控制第一膜片和第二膜片的电导率在0～5000S/cm。由于金属锂导电性非常好，未被膜片覆盖的区域与电极直接连接后，可以在电池充放电时很快地参加反应，补充因为SEI膜生成或者副反应所造成的锂损失，当未被覆盖的区域反应完后，被第一膜片和第二膜片覆盖的区域通过第一膜片和第二膜片与电极导电连接，可以通过控制第一膜片和第二膜片的电导率，控制金属锂表面电子得失的速度，从而控制金属锂的反应，使其缓慢补充电池反应损失的活性锂。第一膜片和第二膜片也可以为绝缘层，绝缘层的材料可以为不导电且在电解液中电化学稳定的聚合物材料或者可以是聚合物与无机非金属材料的复合物，聚合物例如为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-丙烯共聚物或聚四氟乙烯等，无机非金属材料例如可以为氧化铝或二氧化硅等。复合补锂片还可包括导电部，导电部可以为导电线、导电片等，导电部可以通过焊接、粘接、机械压接等方式与第一含锂金属体的缓释补锂区导电连接。在第一膜片和第二膜片为绝缘层的情况下，导电部将复合补锂片的缓释补锂区与电池的正极耳或者与电池的负极耳导电连接，金属锂未被膜片覆盖的区域反应完成后，被膜片覆盖的区域可以通过膜片的微孔缓慢释放锂离子，从而控制金属锂起到持续补锂作用；如果与第一含锂金属体接触的第一膜片、第二膜片或者第一基片为导电材料，导电部可以与正极耳或者与负极耳导电连接，导电部也可以仅与第一膜片、第二膜片或者第一基片导电连接。在设置有第三电极的电池中，导电部也可以引出后与电池的第三电极相连。

本发明还提供了一种电池的电芯，该电芯包括正极片、负极片、隔离层以及如上所述的复合补锂片。正极片和负极片交叉层叠，隔离层设置于正极片与负极片之间，复合补锂片设置于正极片内部或者设置于正极片与隔离层之间；或者，复合补锂片设置于负极片内部或者设置于负极片与隔离层之间。复合补锂片可设置于每个正极片中或者设置于每个负极片中。在正极片和负极片为多孔电极片的情况下，复合补锂片可设置于其间间隔有其他正极片的两个正极片中或者设置于其间间隔有其他负极片的两个负极片中。通过活性锂在多孔电极电池内部的扩散实现全部电极片的补锂。

优选地，相邻的两个复合补锂片的缓释补锂区的位置是相互交错的。这样可以确保在长期补锂过程中整个电极片区域的较为均匀的补锂。更优选地，相邻的两个复合补锂片的缓释补锂区的位置是互补的。具体地讲，在缓释补锂区未覆盖整个电极片的情况下，相邻的两个复合补锂片的缓释补锂区可采用互补的形式，一个复合补锂片的缓释补锂区对应于另一复合补锂片的非缓释补锂区，一个复合补锂片的非缓释补锂区对应于另一复合补锂片的缓释补锂区，这样在长期补锂过程中，可确保整个电极片区域的全面均匀补锂。

优选地，相邻的两个复合补锂片的首效补锂区的位置是相互交错的。这样可以确保在首效补锂过程中整个电极片区域的较为均匀的补锂。更优选地，相邻的两个复合补锂片的首效补锂区的位置是互补的。具体地讲，在首效补锂区未覆盖整个电极片的情况下，相邻的两个复合补锂片的首效补锂区可采用互补的形式，一个复合补锂片的首效补锂区对应于另一复合补锂片的非首效补锂区，一个复合补锂片的非首效补锂区对应于另一复合补锂片的首效补锂区，这样在首次补锂过程中，可确保整个电极片区域的全面均匀补锂。

根据本发明还提供一种电池，该电池包括外壳以及如上所述的电芯，在电芯中设有复合补锂片。在电芯制备过程中，将复合补锂片置入电极片中或将复合补锂片紧邻电极片。将制备完成的电芯容置到外壳内，注入电解液，进行化成反应。由于在电池的首次充放电过程中会在负极生成SEI膜等副反应，因此导致部分活性锂的消耗。复合补锂片的首效补锂区的活性锂会快速沉积到电极片的电极活性材料上或嵌入电极片的电极活性材料中，从而补充了首次充电时所损失的活性锂，快速实现了首效补锂。在电池发生电化学反应的过程中也会因副反应等导致活性锂不断损失，复合补锂片的缓释补锂区的活性锂会经由膜片的微孔缓慢释放，持续地沉积到电极片的电极活性材料上或嵌入电极片的电极活性材料中，从而可以实现长时间的活性锂补给。根据本发明的电池能够同时实现首效补锂以及整个生命周期的持续补锂。

在本发明中，上、下、左、右等表示方位的词语仅是为了使得表述更加清楚，而不起到任何限制的作用。

本发明的优势在于：

1)本发明的补锂片结构具有双功能的补锂区域，通过在含锂金属体表面设置微孔膜片层，并控制膜片的电导率、微孔参数和通孔面积，实现锂离子的缓释，除了电池首效之外，在后续运行中会缓慢释放补充活性锂，实现对电池全生命周期的补锂，有效改善电池的循环性能；

2)通过单个复合补锂片以及相邻复合补锂片中含锂金属体位置和结构的设计，实现锂离子在多孔电极上的均匀嵌入，进而实现对整个电池的均匀补锂。

附图说明

图1(a)和图1(b)为根据本发明第一实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图；

图2(a)和图2(b)为根据本发明第二实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图；

图3(a)和图3(b)为根据本发明第三实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图；

图4(a)和图4(b)为根据本发明第四实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图；

图5(a)和图5(b)为根据本发明第五实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图；

图6(a)和图6(b)为根据本发明第六实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图；

图7(a)和图7(b)为根据本发明第七实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图；

图8(a)和图8(b)为根据本发明第八实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图；

图9为根据本发明第一实施方式的电芯的部分分解示意图；

图10为根据本发明第二实施方式的电芯的部分分解示意图。

附图标记列表

H、H1、H2——缓释补锂区

S、S1、S2——首效补锂区

1、1a、1b——第一含锂金属体

2、2a、2b——第一膜片

3、3a、3b——第二膜片

4、4a、4b——第一基片

5——导电部

6——开口

7——第二含锂金属体

8——通孔

9——第二基片

10——正极片

11——负极片

12——隔离层

13a——第一复合补锂片

13b——第二复合补锂片

具体实施方式

下面将结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

图1(a)和图1(b)为根据本发明第一实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图。在图1(a)和图1(b)所示的实施方式中，复合补锂片包括第一含锂金属体1、第一膜片2和第二膜片3。第一含锂金属体1为整片结构。第一膜片2和第二膜片3的材料为聚乙烯与导电碳黑的复合物，在第一膜片2和第二膜片3上具有微孔，微孔的孔径为1μm，通孔孔隙率为30％。第一膜片2和第二膜片3分别位于第一含锂金属体1的两侧，当第一膜片2和第二膜片3固定连接于第一含锂金属体1时，第一含锂金属体1的上侧的一部分未被覆盖。第一含锂金属体1的被两侧膜片覆盖的中下部部分为缓释补锂区H，第一含锂金属体1的未被两侧膜片覆盖的上部部分为首效补锂区S。首效补锂区S与缓释补锂区H的面积比为1/5。

图2(a)和图2(b)为根据本发明第二实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图。在图2(a)和图2(b)所示的实施方式中，复合补锂片包括第一含锂金属体1、第一膜片2和第二膜片3。第一含锂金属体1为整片结构。第一膜片2和第二膜片3的材料为聚偏氟乙烯与石墨烯的混合物，在第一膜片2和第二膜片3上具有微孔，微孔的孔径为100μm，通孔孔隙率为80％。第一膜片2和第二膜片3分别位于第一含锂金属体1的两侧，当第一膜片2和第二膜片3固定连接于第一含锂金属体1时，第一含锂金属体1的四周边缘的部分未被覆盖。第一含锂金属体1的被两侧膜片覆盖的中间部分为缓释补锂区H，第一含锂金属体1的未被两侧膜片覆盖的四周边缘部分为首效补锂区S。首效补锂区S与缓释补锂区H的面积比为1/2。

图3(a)和图3(b)为根据本发明第三实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图。在图3(a)和图3(b)所示的实施方式中，复合补锂片包括第一含锂金属体1、第一基片4、第一膜片2和第二膜片3。第一含锂金属体1为分离片结构，多个条形的分离片从第一基片4的两侧以对称的方式固定连接于第一基片4上，第一基片4的材料为聚丙烯和炭黑的复合物。第一膜片2和第二膜片3的材料为聚丙烯与铝粉的混合物，在第一膜片2和第二膜片3上具有微孔，微孔的孔径为1000μm，通孔孔隙率为50％。第一膜片2和第二膜片3分别位于设有第一含锂金属体1的第一基片4的两侧，当第一膜片2和第二膜片3固定连接于第一含锂金属体1和第一基片4时，第一含锂金属体1的上下边缘的部分未被覆盖。第一含锂金属体1的被两侧膜片覆盖的中间部分为缓释补锂区H，第一含锂金属体1的未被两侧膜片覆盖的上下边缘部分为首效补锂区S。首效补锂区S与缓释补锂区H的面积比为1/4。

图4(a)和图4(b)为根据本发明第四实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图。在图4(a)和图4(b)所示的实施方式中，复合补锂片包括第一含锂金属体1、第一膜片2和第二膜片3。第一含锂金属体1为整片结构，导电部5以导电连接的方式固定连接于第一含锂金属体1。第一膜片2和第二膜片3的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，在第一膜片2和第二膜片3上具有微孔，微孔的孔径为1500μm，通孔孔隙率为10％。第一膜片2和第二膜片3分别位于第一含锂金属体1的两侧，在第一膜片2和第二膜片3上分别设有多个圆形的开口6，第一膜片2的开口的形状和位置与第二膜片3的开口的形状和位置相对应，多个开口6在膜片上均匀布设。当第一膜片2和第二膜片3固定连接于第一含锂金属体1时，第一含锂金属体1的对应开口6的部分未被覆盖。第一含锂金属体1的被两侧膜片覆盖的部分为缓释补锂区H，第一含锂金属体1的未被两侧膜片覆盖的部分为首效补锂区S。首效补锂区S与缓释补锂区H的面积比为1/5。通过膜片上的开口6的个数和尺寸可以控制首效补锂时的补锂量，通过开口6的布设位置可以控制首效补锂以及电池整个生命周期补锂的均匀程度。

图5(a)和图5(b)为根据本发明第五实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图。在图5(a)和图5(b)所示的实施方式中，复合补锂片包括第一含锂金属体1、第一基片4、第一膜片2和第二膜片3。第一含锂金属体1为分离片结构，多个条形的分离片从第一基片4的两侧固定连接于第一基片4上，第一基片4的材料为聚丙烯。第一膜片2和第二膜片3的材料为聚四氟乙烯与碳纳米管的复合物，在第一膜片2和第二膜片3上具有微孔，微孔的孔径为20μm，通孔孔隙率为90％。第一膜片2和第二膜片3分别位于第一含锂金属体1的两侧，在第一膜片2和第二膜片3上分别设有多个长条形的开口6，第一膜片2的开口的形状和位置与第二膜片3的开口的形状和位置相对应，并且开口6的位置位于条形的第一含锂金属体1上，多个开口6在膜片上均匀布设。当第一膜片2和第二膜片3固定连接于第一含锂金属体1时，第一含锂金属体1的上侧的部分以及对应开口6的部分未被覆盖。第一含锂金属体1的被两侧膜片覆盖的部分为缓释补锂区H，第一含锂金属体1的未被两侧膜片覆盖的部分为首效补锂区S。首效补锂区S与缓释补锂区H的面积比为1/3。

图6(a)和图6(b)为根据本发明第六实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图。在图6(a)和图6(b)所示的实施方式中，复合补锂片包括第一含锂金属体1、第二含锂金属体7、第一膜片2和第二膜片3。第一含锂金属体1为整片结构。第一膜片2和第二膜片3的材料为聚环氧乙烷与导电碳黑的混合物，在第一膜片2和第二膜片3上具有微孔，微孔的孔径为400μm，通孔孔隙率为65％。第一膜片2和第二膜片3分别位于第一含锂金属体1的两侧，第一膜片2和第二膜片3完全覆盖第一含锂金属体1，即整个第一含锂金属体1皆为缓释补锂区H。两个第二含锂金属体7分别位于第一膜片2和第二膜片3的外侧。在第二含锂金属体7上设有多个圆形的通孔8，多个通孔8的位置在第二含锂金属体7上均匀分布。被两侧膜片覆盖的整体的第一含锂金属体1为缓释补锂区H，未被膜片覆盖的第二含锂金属体7为首效补锂区S。在首效补锂过程中，第二含锂金属体7大致完全耗尽，在后续的补锂过程中，第一含锂金属体1经过膜片的微孔缓慢释放。首效补锂区S与缓释补锂区H的面积比为1/2。通过第二含锂金属体7上的通孔8的个数和尺寸可以控制首效补锂时的补锂量，通过通孔8的布设位置可以控制首效补锂时的均匀程度。

图7(a)和图7(b)为根据本发明第七实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图。在图7(a)和图7(b)所示的实施方式中，复合补锂片包括第一含锂金属体1、第二含锂金属体7、第二基片9、第一膜片2和第二膜片3。第一含锂金属体1为整片结构。第一膜片2和第二膜片3的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯与石墨烯的混合物，在第一膜片2和第二膜片3上具有微孔，微孔的孔径为800μm，通孔孔隙率为45％。第一膜片2和第二膜片3分别位于第一含锂金属体1的两侧，第一膜片2和第二膜片3完全覆盖第一含锂金属体1，即整个第一含锂金属体1皆为缓释补锂区H。多个分离片结构的第二含锂金属体7固定连接于第二基片9，多个分离片在第二基片9上均匀布设，两个设有第二含锂金属体7的第二基片9分别位于第一膜片2和第二膜片3的外侧。第二基片9为多孔结构。被两侧膜片和第二基片覆盖的整体的第一含锂金属体1为缓释补锂区H，未被膜片覆盖的第二含锂金属体7为首效补锂区S。在首效补锂过程中，第二含锂金属体7大致完全耗尽，在后续的补锂过程中，第一含锂金属体1经过膜片的微孔以及第二基片9的孔缓慢释放。首效补锂区S与缓释补锂区H的面积比为1/4。通过第二含锂金属体7的分离片的个数和尺寸可以控制首效补锂时的补锂量，通过分离片的布设位置可以控制首效补锂时的均匀程度。

图8(a)和图8(b)为根据本发明第八实施方式的复合补锂片的分解示意图和组合示意图。在图8(a)和图8(b)所示的实施方式中，复合补锂片包括第一含锂金属体1、第二含锂金属体7、第一膜片2和第二膜片3。第一含锂金属体1为整片结构。第一膜片2和第二膜片3的材料为聚硅氧烷与碳纳米管的混合物，在第一膜片2和第二膜片3上具有微孔，微孔的孔径为2000μm，通孔孔隙率为15％。第一膜片2和第二膜片3分别位于第一含锂金属体1的两侧，第一膜片2和第二膜片3完全覆盖第一含锂金属体1，即整个第一含锂金属体1皆为缓释补锂区H。两个曲线形条状结构的第二含锂金属体7分别位于第一膜片2和第二膜片3的外侧，曲线在电极片的整个区域内均匀分布。被两侧膜片覆盖的整体的第一含锂金属体1为缓释补锂区H，未被膜片覆盖的第二含锂金属体7为首效补锂区S。在首效补锂过程中，第二含锂金属体7大致完全耗尽，在后续的补锂过程中，第一含锂金属体1经过膜片的微孔缓慢释放。首效补锂区S与缓释补锂区H的面积比为1/3。通过第二含锂金属体7的均匀布设的曲线形状可以控制首效补锂时的均匀程度。

图9为根据本发明第一实施方式的电芯的部分分解示意图。电芯包括正极片10、负极片11、隔离层12和复合补锂片13a、13b。正极片10和负极片11交叉层叠，隔离层12设置于正极片10与负极片11之间。正极片10的正极活性材料层和正极集流体采用多孔结构，负极片11的负极活性材料层和负极集流体采用多孔结构。在该实施方式中，在每个正极片10中均设有复合补锂片。在相邻的两个正极片10中，可分别设有第一复合补锂片13a和第二复合补锂片13b。第一复合补锂片13a和第二复合补锂片13b均包括第一含锂金属体、第一膜片和第二膜片。第一膜片和第二膜片位于第一含锂金属体的两侧。在第一复合补锂片13a中，第一含锂金属体1a为整片结构，第一膜片2a和第二膜片3a上设有多个长条形开口，被第一膜片2a和第二膜片3a覆盖的部分形成第一复合补锂片13a的缓释补锂区H1，未被第一膜片2a和第二膜片3a覆盖的部分形成第一复合补锂片13a的首效补锂区S1。在第二复合补锂片13b中，第一含锂金属体1b为整片结构，第一膜片2b和第二膜片3b上设有多个长条形开口，被第一膜片2b和第二膜片3b覆盖的部分形成第二复合补锂片13b的缓释补锂区H2，未被第一膜片2b和第二膜片3b覆盖的部分形成第二复合补锂片13b的首效补锂区S2。第一复合补锂片13a的长条形的缓释补锂区H1与第二复合补锂片13b的长条形的缓释补锂区H2相互交错开，第一复合补锂片13a的长条形的首效补锂区S1与第二复合补锂片13b的长条形的首效补锂区S2相互交错开。针对每个正极片而言，无论是在首效补锂过程中还是在长期补锂过程中，通过相邻复合补锂片的直接补锂以及较远复合补锂片穿过多孔结构的远距离补锂，都可以实现正极片整个面上的较为均匀的补锂。

图10为根据本发明第二实施方式的电芯的部分分解示意图。电芯包括正极片10、负极片11、隔离层12和复合补锂片13a、13b。正极片10和负极片11交叉层叠，隔离层12设置于正极片10与负极片11之间。正极片10的正极活性材料层和正极集流体采用多孔结构，负极片11的负极活性材料层和负极集流体采用多孔结构。在该实施方式中，在设有复合补锂片的两个正极片之间间隔一个或多个未设有复合补锂片的正极片。在设有复合补锂片的邻近的两个正极片10中，可分别设有第一复合补锂片13a和第二复合补锂片13b。第一复合补锂片13a和第二复合补锂片13b均包括第一含锂金属体、第一基片、第一膜片和第二膜片。第一含锂金属体固定连接于第一基片，第一膜片和第二膜片位于第一基片的两侧。在第一复合补锂片13a中，第一含锂金属体1a为多个条形的分离片，多个分离片均匀地分布于第一基片4a上，第一膜片2a和第二膜片3a覆盖第一含锂金属体1a的中下部，被第一膜片2a和第二膜片3a覆盖的部分形成第一复合补锂片13a的缓释补锂区H1，未被第一膜片2a和第二膜片3a覆盖的部分形成第一复合补锂片13a的首效补锂区S1。在第二复合补锂片13b中，第一含锂金属体1b为多个条形的分离片，多个分离片均匀地分布于第一基片4b上，第一膜片2b和第二膜片3b覆盖第一含锂金属体1b的中上部，被第一膜片2b和第二膜片3b覆盖的部分形成第二复合补锂片13b的缓释补锂区H2，未被第一膜片2b和第二膜片3b覆盖的部分形成第二复合补锂片13b的首效补锂区S2。第一复合补锂片13a的首效补锂区S1与第二复合补锂片13b的首效补锂区S2在分离片的横向位置以及未覆盖部位上都相互交错开。针对每个正极片而言，通过相邻复合补锂片的直接补锂以及较远复合补锂片穿过多孔结构的远距离补锂，可以实现正极片整个面上的较为均匀的补锂。

本发明具体实施例并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (14)

1.一种复合补锂片，其特征在于，所述复合补锂片包括第一膜片、第二膜片以及第一含锂金属体，所述第一膜片与所述第二膜片的结构相对称，所述第一膜片和第二膜片置于所述第一含锂金属体的两侧，所述第一膜片和第二膜片从两侧覆盖所述第一含锂金属体的区域形成所述复合补锂片的缓释补锂区，所述第一膜片和第二膜片未从两侧覆盖所述第一含锂金属体的区域形成所述复合补锂片的首效补锂区，所述第一膜片和第二膜片具有微孔，所述微孔的孔径为0.01μm～2000μm，所述微孔的通孔孔隙率为10％～90％，所述首效补锂区与所述缓释补锂区的面积比为1/2～1/5；或者，所述复合补锂片包括第一膜片、第二膜片、第一含锂金属体以及第二含锂金属体，所述第一膜片与所述第二膜片的结构相对称，所述第一膜片和第二膜片置于所述第一含锂金属体的两侧，所述第二含锂金属体设置于所述第一膜片和第二膜片的外侧，所述第一膜片和第二膜片从两侧覆盖所述第一含锂金属体的区域形成所述复合补锂片的缓释补锂区，所述第二含锂金属体的区域以及所述第一膜片和第二膜片未从两侧覆盖所述第一含锂金属体的区域形成所述复合补锂片的首效补锂区，所述第一膜片和第二膜片具有微孔，所述微孔的孔径为0.01μm～2000μm，所述微孔的通孔孔隙率为10％～90％，所述首效补锂区与所述缓释补锂区的面积比为1/2～1/5。

2.根据权利要求1所述的复合补锂片，其中，所述第一含锂金属体为整片结构；或者，所述第一含锂金属体为多个分离片结构，所述多个分离片之间部分连接或者相互间隔开。

3.根据权利要求1或2所述的复合补锂片，其中，在所述第一膜片和第二膜片上设有一个开口，所述开口为曲线形，所述开口在所述第一膜片和第二膜片上均匀布设；或者，在所述第一膜片和第二膜片上设有多个开口，所述开口的形状为圆形、椭圆形、曲线形或多边形，所述多个开口在所述第一膜片和第二膜片上均匀布设。

4.根据权利要求1或2所述的复合补锂片，其中，所述复合补锂片还包括第一基片，所述第一含锂金属体固定连接于所述第一基片上。

5.根据权利要求1或2所述的复合补锂片，其中，所述第二含锂金属体为单片结构，在所述第二含锂金属体上设有一个通孔，所述通孔为曲线形，所述通孔在所述第二含锂金属体上均匀布设；或者，在所述第二含锂金属体上设有多个通孔，所述通孔的形状为圆形、椭圆形、曲线形或多边形，所述多个通孔在所述第二含锂金属体上均匀布设。

6.根据权利要求1或2所述的复合补锂片，其中，所述第二含锂金属体为多个分离片结构，所述多个分离片之间部分连接或者相互间隔开。

7.根据权利要求1或2所述的复合补锂片，其中，所述第二含锂金属体为长条结构，所述长条结构具有分布均匀的曲线形。

8.根据权利要求1或2所述的复合补锂片，其中，所述复合补锂片还包括第二基片，所述第二含锂金属体固定连接于所述第二基片上，所述第二基片为多孔结构。

9.根据权利要求1或2所述的复合补锂片，其中，所述第一膜片和第二膜片为聚合物导电层，所述聚合物导电层的材料为聚合物与导电材料的复合物或者混合物，所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚吡咯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烷、脂肪族聚碳酸酯或聚硅氧烷，所述导电材料为导电碳材料或者导电金属材料。

10.根据权利要求1或2所述的复合补锂片，其中，所述第一膜片和第二膜片为绝缘层，所述绝缘层的材料为聚合物或者为聚合物与无机非金属材料的复合物，所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-丙烯共聚物或聚四氟乙烯，所述无机非金属材料为氧化铝或二氧化硅，所述复合补锂片还包括导电部，所述导电部将所述复合补锂片的缓释补锂区与电池的正极耳或者与电池的负极耳导电连接。

11.一种电池的电芯，其特征在于，所述电芯包括正极片、负极片、隔离层以及如权利要求1至10中任一项所述的复合补锂片，所述正极片和所述负极片交叉层叠，所述隔离层设置于所述正极片与所述负极片之间，所述复合补锂片设置于所述正极片内部或者设置于所述正极片与所述隔离层之间；或者，所述复合补锂片设置于所述负极片内部或者设置于所述负极片与所述隔离层之间。

12.根据权利要求11所述的电芯，其中，相邻的两个复合补锂片的缓释补锂区的位置是相互交错的。

13.根据权利要求11或12所述的电芯，其中，相邻的两个复合补锂片的首效补锂区的位置是相互交错的。

14.一种电池，其特征在于，所述电池包括外壳以及如权利要求11至13中任一项所述的电芯。

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