[發(fā)明專利]一種用于鋰電池的無鋰負(fù)極片、鋰電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111275138.9
• 申請(qǐng)日: 2021-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN113991054A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 懷永建;李肖肖;余琦;劉吉云;王贊霞;李亞玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 洛陽儲(chǔ)變電系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/13
• 分類號(hào): H01M4/13;H01M10/052
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 李寧

本發(fā)明涉及一種用于鋰電池的無鋰負(fù)極片、鋰電池，屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的用于鋰電池的無鋰負(fù)極片，包括負(fù)極集流，所述負(fù)極集流體的一面或兩面在遠(yuǎn)離負(fù)極集流體的方向上依次設(shè)有鋰沉積誘導(dǎo)層、無機(jī)電子絕緣層；所述鋰沉積誘導(dǎo)層包括能夠與鋰形成合金或與鋰形成化合物的負(fù)極活性材料。本發(fā)明的無鋰負(fù)極片，在負(fù)極集流體的一面或兩面遠(yuǎn)離負(fù)極集流體的方向上設(shè)置的鋰沉積誘導(dǎo)層，能夠誘導(dǎo)鋰均勻沉積，從而抑制鋰枝晶在負(fù)極集流體表面的生長，而無機(jī)電子絕緣層則可以避免鋰沉積后形成大比表面積、大孔隙率的鋰層，進(jìn)而在固液界面發(fā)生大量的電化學(xué)腐蝕而導(dǎo)致庫倫效率的降低，從而極大地提高了鋰電池的安全性和循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于鋰電池的無鋰負(fù)極片、鋰電池，屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段鋰電池技術(shù)已經(jīng)被廣泛的接受并應(yīng)用于動(dòng)力、儲(chǔ)能、移動(dòng)電源中，但是隨著鋰電池研究的不斷進(jìn)步，人類對(duì)鋰電池的能量密度寄予了更高的期望，大量的科研工作者著力從提高正極材料的克容量來提高鋰電池的能量密度，而目前已被商業(yè)化成熟應(yīng)用的811高鎳材料的實(shí)際克容量185mAh/g(1C)，對(duì)電池能量密度有一定的提高，另外在電池設(shè)計(jì)中通過減低集流體、隔膜的厚度，以及對(duì)電池的機(jī)械結(jié)構(gòu)件進(jìn)行減質(zhì)化設(shè)計(jì)，目前電池的質(zhì)量能量密度達(dá)到240WH/kg，仍然無法滿足預(yù)期目標(biāo)。

鑒于此，鋰金屬電池得到研究者們的追捧，但是鋰金屬電池，一方面由于負(fù)極過量鋰金屬的使用導(dǎo)致電池體積能量密度偏低，另一方面制作過程鋰金屬需要更為嚴(yán)格的環(huán)境控制增加了生產(chǎn)成本，而無鋰負(fù)極電池因負(fù)極沒有石墨或鋰金屬而減少了電池的總質(zhì)量成為高能量密度鋰電池發(fā)展途徑之一。無鋰負(fù)極電池的負(fù)極實(shí)際上只是一個(gè)集流體，無需石墨或鋰金屬等負(fù)極的引入，全電池的鋰全部源自的正極鋰金屬氧化物；這種設(shè)計(jì)不僅能極大地提高電池理論比容量，在實(shí)際應(yīng)用組裝過程中可避免Li片的使用從而帶來了極大的便利；銅箔因其高導(dǎo)電性和良好的力學(xué)性能，是無負(fù)極鋰離子電池最廣泛采用的異質(zhì)襯底；目前無負(fù)極技術(shù)的研究核心在于如何保證金屬鋰在銅集流體上的均勻沉積，由于鋰銅無法形成合金，造成銅箔上鋰沉積過電位高，導(dǎo)致電池沉積效率低，沉積不均勻，使得在鋰的沉積、脫出過程中會(huì)形成不規(guī)則的鋰枝晶。現(xiàn)有技術(shù)中，申請(qǐng)公布號(hào)為CN111969212A的中國專利文獻(xiàn)公開了鋰電池?zé)o負(fù)極銅集流體，該集流體在現(xiàn)有集流體的表面鍍有一層誘導(dǎo)金屬鍍層，能夠與鋰形成合金，誘導(dǎo)層對(duì)鋰層具有低的過電位，誘導(dǎo)鋰均勻沉積，使鋰枝晶的生長得到有效抑制，提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性和使用壽命。盡管在銅集流體上設(shè)置誘導(dǎo)鋰沉積的鋰沉積誘導(dǎo)層可以減少鋰枝晶的產(chǎn)生，但由于充電后大量的鋰沉積層直接裸露在固液界面上，裸露的鋰處比表面積大、沉積狀態(tài)不均衡而是鋰處于亞平衡狀態(tài)，易于與電解液發(fā)生不可逆的電化學(xué)腐蝕反應(yīng)，導(dǎo)致循環(huán)性能下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于鋰電池的無鋰負(fù)極片，能夠提高無鋰負(fù)極電池的循環(huán)性能。

本發(fā)明還提供了一種采用該無鋰負(fù)極片的鋰電池。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明用于鋰電池的無鋰負(fù)極片所采用的技術(shù)方案是：

一種用于鋰電池的無鋰負(fù)極片，包括負(fù)極集流；所述負(fù)極集流體的一面或兩面在遠(yuǎn)離集流體的方向上依次設(shè)有鋰沉積誘導(dǎo)層、無機(jī)電子絕緣層；所述鋰沉積誘導(dǎo)層包括能夠與鋰形成合金或與鋰形成化合物的負(fù)極活性材料。

本發(fā)明的用于鋰電池的無鋰負(fù)極片，在負(fù)極集流體的一面或兩面遠(yuǎn)離負(fù)極集流體的方向上設(shè)置的鋰沉積誘導(dǎo)層，能夠誘導(dǎo)鋰均勻沉積，從而抑制鋰枝晶在負(fù)極集流體表面的生長，而無機(jī)電子絕緣層則可以避免鋰沉積后形成大比表面積、大孔隙率的鋰層，進(jìn)而在固液界面發(fā)生大量的電化學(xué)腐蝕而導(dǎo)致庫倫效率的降低，從而極大地提高了鋰電池的安全性和循環(huán)性能。