[發明專利]復合負極極片、固態電池及復合負極極片的制備方法

在審

• 申請號: 202010528038.1
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN113809327A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 恒大新能源技術（深圳）有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/134;H01M4/1395;H01M4/38;H01M10/052;H01M10/0562;H01M10/058;H01M10/42
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 王政

本發明涉及電池技術領域，提供一種復合負極極片、固態電池及復合負極極片的制備方法，復合負極極片包括層疊設置的負極集流層和復合鋰金屬層，復合鋰金屬層包括按比例混合的鋰金屬和負極固態電解質。本發明提供的復合負極極片，在負極集流層上設置一層復合鋰金屬層，該復合鋰金屬層由鋰金屬和負極固態電解質按比例混合形成，這樣，相較于在鋰箔表面設置一氟化鋰保護層的形式，該種復合形式能夠提高了鋰金屬與負極固態電解質的接觸面積，增加可沉積位點，從而能夠適應更高的電流密度，減小鋰枝晶的生長。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其提供一種復合負極極片、具有該復合負極極片的固態電池以及該復合負極極片的制備方法。

背景技術

鋰離子電池的商業應用帶來了3C類電子設備和電動汽車的市場繁榮。電動汽車的續航不足和經常發生的自燃事件給電池的能量密度和安全性提出了迫切的要求。發展下一代高能量密度和高安全的電池系統已經迫在眉睫_。

固態鋰金屬電池利用固態電解質代替液態電解液，解決了電池自燃的問題；而鋰金屬的理論能量密度是石墨負極的十倍，因此鋰金屬負極的安全應用是下一代高能量密度電池的關鍵。

相對于液態電池中的石墨電池，鋰金屬箔做為負極，與固態電解質層的接觸面積有限，導致充電過程中沉積位點有限，在相同的電流密度下鋰金屬箔所承受的實際電流密度或鋰離子密度遠大于液態電池中的石墨負極，鋰金屬負極將極易產生枝晶，枝晶一方面會降低負極的充放電效率，另一方面在極端條件下由于固態電解質的致密性、機械強度、電子導電率等也會穿透固態電解質導致電池短路，甚至失效，尤其是無法滿足目前的快充需求。在放電方面，有限的接觸面積會直接導致較低的鋰離子傳輸通道，使大電流放電性能受到限制，不利于鋰金屬全固態電池的大功率的輸出。

目前，抑制鋰枝晶的方法主要是在鋰箔表面處理一層高強度的保護層，例如，氟化鋰或氧化鋁層，用于防止鋰枝晶刺穿保護層，但該種方法僅在0.5～1.0mAh/cm²的低面容量密度下以及小于0.5mA/cm²的低電流密度下可以起到有效作用。

發明內容

本發明的目的提供一種復合負極極片，旨在解決現有的鋰金屬負極易出現枝晶的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種復合負極極片，包括層疊設置的負極集流層和復合鋰金屬層，復合鋰金屬層包括按比例混合的鋰金屬和負極固態電解質。

本發明的有益效果：本發明提供的復合負極極片，在負極集流層上設置一層復合鋰金屬層，該復合鋰金屬層由鋰金屬和負極固態電解質按比例混合形成，這樣，相較于在鋰箔表面設置一氟化鋰保護層的形式，該種復合形式能夠提高了鋰金屬與負極固態電解質的接觸面積，增加可沉積位點，從而能夠適應更高的電流密度，減小鋰枝晶的生長。

在一個實施例中，在復合鋰金屬層中，鋰金屬與負極固態電解質的質量比范圍為(1-9):1。

在一個實施例中，負極固態電解質為石榴石型LLZO電解質。

通過采用上述技術方案，石榴石型LLZO電解質的電化學穩定性高，通過第一性原理計算的石榴石型LLZO電解質的電化學穩定窗口在0.04V-2.91V。

在一個實施例中，負極固態電解質為Li₁₁P₃S₇電解質。

通過采用上述技術方案，Li₁₁P₃S₇電解質具有較高的離子電導率，具體地，其室溫離子電導率均可達10^-3-10^-2s/cm。

在一個實施例中，負極集流層為銅層。