[發(fā)明專利]一種復(fù)合鋰金屬負(fù)極及其制備方法和電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811565485.3
• 申請(qǐng)日: 2018-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN109742323A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范亮;夏威;王平華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/134
• 分類號(hào): H01M4/134;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;H01M4/1395
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強(qiáng)

本發(fā)明實(shí)施例提供復(fù)合鋰金屬負(fù)極，包括銅箔集流體、含鋰金屬箔和設(shè)在銅箔集流體與含鋰金屬箔之間的金屬過渡層，金屬過渡層包含鋰、A或B，A為在鋰熔點(diǎn)以下能與銅形成金屬鍵，也能與鋰形成金屬鍵的金屬元素，B為在鋰熔點(diǎn)以下能與銅形成金屬鍵的金屬元素和在鋰熔點(diǎn)以下能與鋰形成金屬鍵的金屬元素，金屬過渡層與銅箔集流體之間通過金屬鍵或機(jī)械鑲嵌方式結(jié)合，金屬過渡層與含鋰金屬箔之間通過金屬鍵結(jié)合。該復(fù)合鋰金屬負(fù)極通過在銅箔集流體與含鋰金屬箔之間引入金屬過渡層，提高了銅鋰之間的結(jié)合強(qiáng)度，有利于獲得平整、高表面質(zhì)量的復(fù)合鋰金屬負(fù)極，同時(shí)還提高了極片整體的電導(dǎo)率。本發(fā)明實(shí)施例還提供了該復(fù)合鋰金屬負(fù)極的制備方法、電池和終端。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及電池負(fù)極制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合鋰金屬負(fù)極及其制備方法和包含該復(fù)合鋰金屬負(fù)極的電池。

背景技術(shù)

在高能量密度電池體系中，對(duì)于負(fù)極而言，金屬鋰具有極高的理論比容量(3860mAh/g)、最負(fù)的還原電位(-3.04V，相對(duì)于氫標(biāo)電位)和極小的密度(0.59g/cm³)，因此金屬鋰在用于高能電池負(fù)極方面具有相當(dāng)誘人的前景。在以鋰金屬為負(fù)極的二次電池體系中，鋰金屬負(fù)載在集流體金屬基材上形成鋰金屬電極，為了保證鋰金屬電極的安全性能和使用性能，就必須保證鋰金屬與集流體金屬基材之間的有效復(fù)合。鋰金屬與集流體之間復(fù)合應(yīng)具有高復(fù)合強(qiáng)度、良好導(dǎo)電性、復(fù)合表面光滑平整且無缺陷(例如褶皺、波浪、破損等)，才能避免鋰金屬在局部缺陷位置上明顯枝晶生長帶來的電池短路風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)避免由于鋰金屬平整性問題帶來的表面副反應(yīng)增多問題。

但是由于鋰金屬自身材質(zhì)軟而輕，鋰金屬(如鋰箔)和集流體(如銅箔)之間的復(fù)合在工藝上操作起來非常的困難，兩種金屬之間的力學(xué)性能差異很大，鋰的硬度和屈服強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他金屬，因此在機(jī)械壓合時(shí)如果壓力過大，則會(huì)導(dǎo)致鋰箔表面發(fā)生塑性變形而延伸，銅箔由于強(qiáng)度高而不發(fā)生變形，此時(shí)鋰金屬與集流體之間復(fù)合由于變形不均勻，必定會(huì)出現(xiàn)褶皺、起浪、破損、起泡、帶材扭曲、起拱等很多缺陷，難以獲得平整光滑的的高表面質(zhì)量復(fù)合帶；如果壓力過小，鋰和銅很難獲得良好的機(jī)械強(qiáng)度，鋰金屬和集流體之間的復(fù)合強(qiáng)度低，電池使用過程中金屬鋰層與集流體金屬箔發(fā)生脫落、剝離，鋰金屬電極的電阻會(huì)不斷增大，影響電池的整體電學(xué)性能和循環(huán)性能。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種復(fù)合鋰金屬負(fù)極，通過在銅箔集流體與含鋰金屬箔之間引入金屬過渡層，提高兩者之間的結(jié)合力，以解決現(xiàn)有鋰金屬負(fù)極由于銅箔集流體與鋰箔之間結(jié)合度低，鋰箔易脫落，以及極片整體缺陷多的問題。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供一種復(fù)合鋰金屬負(fù)極，包括銅箔集流體、設(shè)置在所述銅箔集流體上的含鋰金屬箔、以及設(shè)置在所述銅箔集流體與所述含鋰金屬箔之間的金屬過渡層，所述金屬過渡層中包含鋰、A或B，所述A為在鋰熔點(diǎn)以下能與銅形成金屬鍵，也能與鋰形成金屬鍵的金屬元素，所述B為在鋰熔點(diǎn)以下能與銅形成金屬鍵的金屬元素和在鋰熔點(diǎn)以下能與鋰形成金屬鍵的金屬元素，所述金屬過渡層與所述銅箔集流體之間通過金屬鍵結(jié)合或通過機(jī)械鑲嵌方式結(jié)合，所述金屬過渡層與所述含鋰金屬箔之間通過金屬鍵結(jié)合。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，所述金屬過渡層的材質(zhì)為單質(zhì)鋰或鋰合金。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述在鋰熔點(diǎn)以下能與銅形成金屬鍵，也能與鋰形成金屬鍵的金屬元素包括銦、錫、銀、金、鉑、鉛中的至少一種。具體地，所述金屬過渡層的材質(zhì)為銦、錫、銀、金、鉑、鉛及其合金中的至少一種。