[發明專利]鋰電池負極及采用固態電化學腐蝕法制備該負極的方法

有效

• 申請號: 202110553909.X
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113299871B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 李立飛
• 申請（專利權）人: 復陽固態儲能科技（溧陽）有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M10/0562;H01M10/0525;H01M4/38;H01M4/134;H01M4/1395
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 李楠

1.一種采用固態電化學腐蝕法制備鋰電池負極的方法，其特征在于，所述方法包括：

建立固態電化學腐蝕系統；所述固態電化學腐蝕系統包括：由電極活性層、固體電解質層和含鋰金屬層三層構成的初始極片；其中，所述固體電解質層位于所述電極活性層與含鋰金屬層的中間；所述電極活性層和含鋰金屬層的一部分區域直接接觸，形成內短路，構成電子通道；所述電極活性層和含鋰金屬層的其余部分區域分別與所述固體電解質層接觸，形成離子通道；

將所述初始極片在惰性氣體或真空的環境中靜置，所述初始極片發生電化學腐蝕，通過所述含鋰金屬層對所述電極活性層預鋰化，得到預鋰化的鋰電池負極片。

2.根據權利要求1所述的采用固態電化學腐蝕法制備鋰電池負極的方法，其特征在于，所述固體電解質層為連續的或不連續的；

其中，所述連續的固體電解質層的面積小于所述電極活性層的面積，同時也小于所述含鋰金屬層的面積。

3.根據權利要求1所述的采用固態電化學腐蝕法制備鋰電池負極的方法，其特征在于，

所述電極活性層由活性物質構成，所述活性物質包括：天然石墨、人造石墨、軟碳、硬碳、含硅、錫、鍺、鋅、鋁、硼、鎂中至少一種元素的活性材料、過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物、過渡金屬氟化物、過渡金屬氮化物以及過渡金屬磷化物中的一種或幾種組合；其中，過渡金屬包括：Cr、Cu、Fe、Co、Ni、Nb、V、Mo、W或Ru中的至少一種；

所述固體電解質層由至少一種固態電解質組成，所述固態電解質包括：非晶態薄膜固態電解質、由聚合物基體和鋰鹽構成的聚合物固態電解質、晶態氧化物固態電解質或晶態硫化物固態電解質中的至少一種；其中，所述非晶態薄膜固態電解質包括：磷酸鋰、鋰磷氧氮LiPON、摻雜C、S、W、B、Si、Ti至少一種元素的LiPON、金屬氧化物、金屬硫化物、金屬氮化物和金屬氟化物中的一種或幾種組合，其中，金屬包括：Al、Ti、Mo、Cu、Zn或Li中的至少一種；所述由聚合物基體和鋰鹽構成的聚合物固態電解質中，所述鋰鹽包括：LiTFSI、LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiAsF₄中的至少一種，所述聚合物基體包括：聚環氧乙烷、聚硅氧烷、脂肪族聚碳酸脂中的至少一種；所述晶態氧化物固態電解質包括：Li_3xLa_2/3-xTiO₃和/或Li₇La₃Zr₂O₁₂，其中0.05x0.16；所述晶態硫化物固態電解質包括：Li₁₀GeP₂S₁₂、Li₁₀SiP₂S₁₂、Li₁₀SnP₂S₁₂、Li₇P₂S₈I、Li₆PS₅Cl中的至少一種；

所述含鋰金屬層包括:金屬鋰、鋰硅合金、鋰鎂合金、鋰銅合金、鋰銀合金、鋰鈹合金、鋰鋅合金、鋰鎘合金、鋰鋁合金、鋰金合金、鋰硼合金中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的采用固態電化學腐蝕法制備鋰電池負極的方法，其特征在于，所述電極活性層的厚度在1-300μm之間；所述固體電解質層的厚度在0.01-50μm之間；所述含鋰金屬層的厚度在0.01-50μm之間。

5.根據權利要求4所述的采用固態電化學腐蝕法制備鋰電池負極的方法，其特征在于，所述電極活性層的厚度為30-100μm；所述固體電解質層的厚度為10-100nm；所述含鋰金屬層的厚度為1-30μm。

6.根據權利要求1所述的采用固態電化學腐蝕法制備鋰電池負極的方法，其特征在于，所述含鋰金屬層為連續的或不連續的。