[發明專利]一次鋰電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202110441903.3
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113206258A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 郇慶娜;賈海濤;孫兆勇;孔德鈺;劉承浩;陳強;牟瀚波
• 申請（專利權）人: 天津中能鋰業有限公司
• 主分類號: H01M4/80
• 分類號: H01M4/80;H01M4/06;H01M4/08;H01M4/38;H01M4/62;H01M6/14
• 代理公司: 北京市創世宏景專利商標代理有限責任公司 11493
• 代理人: 崔永華

1.一種一次鋰電池，其特征在于：所述一次鋰電池的負極由抗拉伸超薄鋰箔構成，所述抗拉伸超薄鋰箔包括：

由無機纖維材料經粘結形成的導電的多孔抗拉伸層，所述多孔抗拉伸層的孔隙尺寸為1納米至200微米，并且孔隙率為10％至85％；

位于多孔抗拉伸層的孔隙中的不連續金屬鋰材料，其中所述不連續金屬鋰材料以離散金屬鋰的形式分散在所述多孔抗拉伸層的孔隙中；以及

任選的位于所述多孔抗拉伸層上的表面保護層。

2.根據權利要求1所述的一次鋰電池，其特征在于：

所述無機纖維材料包括選自碳納米管、碳纖維、金屬纖維、半導體纖維、無機氧化物纖維中的至少一種，其中所述無機纖維材料任選地通過氣相沉積、磁控濺射、電鍍、原子摻雜、原子刻蝕或其組合進行改性。

3.根據權利要求1所述的一次鋰電池，其特征在于：所述抗拉伸超薄鋰箔的平均厚度為0.1微米至200微米；所述抗拉伸超薄鋰箔的拉伸強度在1MPa至300MPa的范圍內。

4.根據權利要求1所述的一次鋰電池，其特征在于：所述金屬鋰材料包括純金屬鋰或者鋰合金，所述鋰合金為金屬鋰與Ag、Al、Au、Ba、Be、Bi、C、Ca、Cd、Co、Cr、Cs、Fe、Ga、Ge、Hf、Hg、In、Ir、K、Mg、Mn、Mo、N、Na、Nb、Ni、Pt、Pu、Rb、Rh、S、Se、Si、Sn、Sr、Ta、Te、Ti、Y、V、Zn、Zr、Pb、Pd、Sb和Cu中一種或多種的合金，金屬鋰的含量為1％-99.9％。

5.根據權利要求1所述的一次鋰電池，其特征在于：所述一次鋰電池包括鋰-二氧化錳電池、鋰-亞硫酰氯電池、鋰-二硫化鐵電池、鋰-二氧化硫電池或鋰-氟化碳電池。

6.根據權利要求1所述的一次鋰電池，其特征在于：所述一次鋰電池的形狀包括圓柱式電池、軟包電池或扣式電池。

7.一種制備根據權利要求1-6中任一項所述的一次鋰電池的方法，其特征在于所述方法包括：

通過模切機將成卷的抗拉伸超薄鋰箔沖片成一定尺寸的片作為負極；

將所述負極片與電解液、隔膜和正極一起組成一次鋰電池，或者將所述負極片與固態電解質和正極一起組成一次鋰電池。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述抗拉伸超薄鋰箔通過以下方法制備：

步驟1：將無機纖維材料、粘結劑、造孔劑和任選的無機填料混合以制作漿料，并且涂布所述漿料并對其進行高溫碳化處理以形成多孔抗拉伸層，所述多孔抗拉伸層的孔隙尺寸為1納米至200微米，并且孔隙率為10％至85％，其中所述無機纖維材料任選地通過氣相沉積、磁控濺射、電鍍、原子摻雜、原子刻蝕或其組合進行改性；

步驟2：將金屬鋰材料附著在所述多孔抗拉伸層的孔隙中以形成不連續金屬鋰材料，所述不連續金屬鋰材料以離散金屬鋰材料的形式分散在所述多孔抗拉伸層的孔隙中；以及

步驟3：任選地在所述多孔抗拉伸層上施加表面保護層。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述造孔劑包括碳酸氫銨、萘、聚苯乙烯和碳酸銨中的至少一種，并且所述造孔劑的尺寸為10納米至10微米；

所述無機填料包括導電石墨、炭黑、科琴黑、石墨烯、金屬納米顆粒和金屬氧化物中的至少一種；

所述粘結劑包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠、聚偏氟乙烯、聚環氧樹脂、聚苯乙烯、羧甲基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、蔗糖、聚苯硫醚和聚苯氧樹脂中的至少一種。

10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，將金屬鋰材料附著在所述多孔抗拉伸層的孔隙中包括通過熔體浸漬或熔體滲透的方式將金屬鋰或鋰合金附著在所述多孔抗拉伸層的孔隙中。