[發明專利]鋰金屬負極片的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010366010.2
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111430675A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 秦士林;鄭曉醒;馬忠龍
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/1395
• 分類號: H01M4/1395;H01M4/04;H01M4/134;H01M10/052
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 孟慶瑩

本發明公開了鋰金屬負極片的制備方法及其應用。其中，制備鋰金屬負極片的方法是利用靜電噴涂設備在集流體表面噴涂鋰粉，以便在集流體表面形成鋰金屬層，得到負極片。采用該方法可以解決目前鋰帶制作方法的局限性，同時提高整個電池的質量、體積能量密度、電化學性能的發揮及安全性能。

技術領域

本發明屬于鋰電池領域，具體而言，涉及鋰金屬負極片的制備方法及其應用。

背景技術

隨著便攜式電子設備的迅速發展及新能源汽車的大力推廣，人們對高容量的電池材料需求與日俱增。現在高安全性、高能量密度、長使用壽命的電池是推動能源高效利用的關鍵。采用具有極高理論比容量(3860mAh/g)和最低電極電勢(-3.04V)的金屬鋰電極作為二次電池的負極材料是解決人們對里程焦慮和安全隱患的重要技術路線，也是發展高安全固態電池的關鍵。在鋰電池中，各組件空間有限，電池需要在有限的體積下盡可能多地儲存能量。因此電池中各組件所占體積越小越有利于提高電池整體的質量和體積能量密度。基于鋰金屬負極的理論比容量(3860mAh/g)遠大于正極的理論比容量(180～400mAh/g)，因此可以考慮減少負極所占體積，增加正極活性物質，以此提高整個電池的質量和體積能量密度。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的目的在于提出鋰金屬負極片的制備方法及其應用，以解決目前鋰帶制作方法的局限性，同時提高整個電池的質量、體積能量密度、電化學性能的發揮及安全性能。

本申請主要是基于以下問題提出的：

目前，常用的金屬鋰帶是由擠壓法或者軋制法獲得的，厚度一般在20um以上，且寬度受限，一般不能大于100mm，不能用于制作大尺寸的電池，且單純的金屬鋰帶做負極在充放電過程中容易產生鋰枝晶及死鋰，最終導致電池短路，嚴重影響電池電化學性能的發揮。另外，目前雖然有采用電化學沉積的方法制備超薄金屬鋰帶，但是該方法制備工藝復雜，不利于產業化。

為此，根據本發明的第一個方面，本發明提出了一種制備鋰金屬負極片的方法，即利用靜電噴涂設備在集流體表面噴涂鋰粉，以便在集流體表面形成鋰金屬層，得到負極片。

進一步地，所述鋰粉是在鋰金屬粉末表面形成包覆層得到的，所述包覆層材料為選自碳酸鋰、氟化鋰、碘化鋰、氧化鋰、氫氧化鋰和有機鋰鹽中的至少一種。

進一步地，所述鋰粉的粒徑為1～100μm。

進一步地，所述鋰金屬粉末的純度為98～99.99％。

進一步地，在所述集流體的上表面和/或下表面形成所述鋰金屬層，位于所述集流體的上表面和下表面的所述鋰金屬層的厚度分別獨立地為1～1000μm。

進一步地，在60～20KV的靜電場下進行所述噴涂。

進一步地，在露點不高于零下40℃的干燥環境下進行所述噴涂。

進一步地，制備鋰金屬負極片的方法進一步包括：在所述集流體表面噴涂所述鋰粉前對所述集流體進行第一輥壓處理；和/或，在所述集流體表面噴涂所述鋰粉后進行第二輥壓處理。

進一步地，所述第一輥壓處理和/或所述第二輥壓處理的壓力分別獨立地為0.1～100MPa。

進一步地，制備鋰金屬負極片的方法包括：(1)將所述集流體置于傳送帶上并將所述鋰粉供給至靜電噴涂設備的噴射器中，所述噴射器位于所述傳送帶上方，打開所述靜電噴涂設備的靜電場電源及噴射器電源，使所述鋰粉在靜電場作用下分布在所述集流體表面；(2)利用所述傳送帶將表面分布有鋰粉的所述集流體引入輥壓裝置輥壓。