[發明專利]負極片及其制備方法、二次電池

有效

• 申請號: 202010630848.8
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111952598B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 鄧永紅;鄒育澄;韓兵;谷猛;趙予生
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M10/052;H01M4/134;H01M4/1395
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 曹柳

本發明屬于電池技術領域，尤其涉及一種負極片的制備方法，包括步驟：獲取反鈣鈦礦粉末；在無水無氧的環境下，將堿金屬氟化物與所述反鈣鈦礦粉末混合熔融后，沉積到負極集流體一側表面，在所述負極集流體表面形成反鈣鈦礦復合層，得到第一復合極片；將所述第一復合極片組裝成半電池后，進行電化學沉積，得到反鈣鈦礦復合層?負極金屬層?集流體結構的負極片。本發明負極片的制備方法，工藝簡單，容易操作，適用于工業化大規模生產應用，制備的負極片能夠有效抑制枝晶的產生，減少“死鋰”的產生，具有較好的穩定性和循環性能。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，尤其涉及一種負極片及其制備方法，一種二次電池。

背景技術

石油資源短缺和環境問題緊迫使“綠色環保”成為人們日益關注的焦點。綠色環保的核心是“新能源”，新能源的核心是化學電源。二次鋰(離子)電池因比容量大，儲存和循環壽命長，無記憶效應，環境污染小，而被廣泛應用于便攜電器，如移動電話、筆記本電腦、攝像設備等，從而大力推動了信息產業化。近來智能電網的儲能電源、混合動力車和電動車電源等能量型和功率型儲能電源對其安全性問題提出了新的挑戰。目前，商業鋰電池使用的石墨負極材料其理論比容量僅為372mAh/g，難以滿足新型高能量密度鋰電池的應用需求。金屬鋰擁有極高的比容量(3860mAh/g)、最低的還原電勢(-3.040V)、較低的密度和優異的機械柔性等優勢，被認為是極具競爭力的下一代高能量密度二次電池負極材料。然而，鋰金屬負極在充放電過程中，極易生長枝晶。一方面，鋰枝晶可能會刺破隔膜，與正極接觸造成電池內部短路，產生熱失效，引發自燃或者爆炸等風險。另一方面，鋰枝晶結構疏松多孔，易脫落形成無電化學活性的“死鋰”，造成循環壽命和循環效率變低。并且，由于鋰枝晶的生長使得負極比表面積增大，大量消耗電解液形成固態電解質膜，造成電池容量衰減及循環壽命降低。

因此，二次電池枝晶生長問題嚴重阻礙了新一代高能量密度二次電池的商業化應用。目前，解決二次電池枝晶現象的方法主要有：一種是在金屬電極表面利用小分子形成人造SEI膜，然而小分子形成的保護膜存在成膜性差和包裹不均勻的現象；另一種是將聚合物溶解后涂覆在金屬電極表面，然后干燥，從而形成一層聚合物薄膜保護層，但這種聚合物薄膜保護層在電解液中很容易從鋰片表面脫落。

發明內容

本發明的目的在于提供一種負極片的制備方法，旨在解決二次電池極易生長枝晶，影響電池循環壽命及容量等技術問題。

本發明的另一目的在于提供一種負極片。

本發明的再一目的在于提供一種二次電池。

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種負極片的制備方法，包括以下步驟：

獲取反鈣鈦礦粉末；

在無水無氧的環境下，將堿金屬氟化物與所述反鈣鈦礦粉末混合熔融后，沉積到負極集流體一側表面，在所述負極集流體表面形成反鈣鈦礦復合層，得到第一復合極片；

將所述第一復合極片組裝成半電池后，進行電化學沉積，得到反鈣鈦礦復合層-負極金屬層-集流體結構的負極片。

優選地，所述堿金屬氟化物與所述反鈣鈦礦粉末的質量比為(0.02～1)：1；。

優選地，所述反鈣鈦礦復合層的厚度為8～12微米。

優選地，將堿金屬氟化物與所述反鈣鈦礦粉末混合熔融后沉積到負極集流體一側表面的步驟包括：

將堿金屬氟化物與所述反鈣鈦礦粉末的混合粉末，在300℃～380℃的條件下熔融后研磨處理，得到反鈣鈦礦復合粉末；

將所述反鈣鈦礦復合粉末沉積到所述負極集流體一側表面后，在300℃～380℃的條件下使所述反鈣鈦礦復合粉末熔融蔓延，在所述負極集流體表面形成所述反鈣鈦礦復合層。