[發(fā)明專利]一種鋰離子電池用鋁基負(fù)極極片及鋰離子二次電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210724026.5
• 申請(qǐng)日: 2022-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN114976037A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王恭凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華星先進(jìn)科學(xué)技術(shù)應(yīng)用研究（天津）有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/66
• 分類號(hào): H01M4/66;B21B1/40;B22D7/00;C21D9/46;C22C1/02;C22C21/00;C22C21/02;C22F1/04;C22F1/043;H01M4/38;H01M4/46;H01M10/052
• 代理公司: 天津市君硯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12239
• 代理人: 高文迪

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池用鋁基負(fù)極極片，其是將鋁基金屬材料熔融重鑄，得到鋁基金屬鑄錠；然后將所得鋁基金屬鑄錠進(jìn)行冷軋制處理，軋成鋁基金屬箔；再將所得鋁基金屬箔進(jìn)行熱處理，得鋰離子電池用鋁基負(fù)極材料。根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例所公開的鋁基金屬箔的制備方法，先熔融重鑄再進(jìn)行冷軋制及熱處理過后將其作為鋰離子二次電池電極的負(fù)極材料，可以發(fā)現(xiàn)其容量得到大大的提升，具有較高的體積比能量。對(duì)軋制后的鋁基金屬箔進(jìn)行適當(dāng)熱處理后，其組織結(jié)構(gòu)在鋰化過程中有利于緩解電極材料的體積膨脹，維持電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這樣的鋁基負(fù)極箔用于鋰離子二次電池的負(fù)極材料，可以發(fā)現(xiàn)其不僅容量得到了提升，且循環(huán)性能也得到保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池電極材料領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池用鋁基負(fù)極極片及鋰離子二次電池。

背景技術(shù)

由于全球變暖、環(huán)境污染以及化石燃料的枯竭，人類迫切需要應(yīng)對(duì)環(huán)境和能源問題。隨著科技的發(fā)展，鋰電池憑借高電壓、高能量密度、良好的循環(huán)性能、低自放電等突出優(yōu)勢(shì)在人們生活中的應(yīng)用越來越廣泛。目前，鋰離子電池的研究主要集中在正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)和隔膜等幾個(gè)方面，其中負(fù)極材料被認(rèn)為是提高電池性能的關(guān)鍵部分，在一定程度上決定了鋰離子二次電池的容量和循環(huán)性能。雖然鋰離子電池最初實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化時(shí)用碳材料取代鋰金屬的方法較為成功，并且鋰離子負(fù)極材料經(jīng)歷了從焦炭發(fā)展到石墨化，繼而發(fā)展到天然石墨的改進(jìn)，但是碳材料還是存在著許多自身無法解決的缺點(diǎn)，所以尋找替代材料尤為必要。

單從能量密度的角度看，金屬鋰具有最高的比容量的特點(diǎn)，是鋰離子電池負(fù)極材料的最佳選擇。但是，鋰金屬的化學(xué)性質(zhì)極其活潑，極易引發(fā)一系列的安全問題,如起火、爆炸等，所以至今商業(yè)上還沒有用純鋰金屬做負(fù)極材料的。相比之下，鋁基負(fù)極具有高質(zhì)量/體積比容量、高電子電導(dǎo)率及良好的塑性加工性等優(yōu)點(diǎn)，有望在開發(fā)低成本、更高比能量鋰離子電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池用鋁基負(fù)極極片，以解決當(dāng)前技術(shù)中鋰離子電池負(fù)極材料能量密度較低的問題。同時(shí)，本發(fā)明的另一目的是提供一種采用鋁基負(fù)極極片的鋰離子二次電池，以實(shí)現(xiàn)使鋰離子電池具備更低成本、更高能量比的目的。

本發(fā)明的目的之一通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本申請(qǐng)實(shí)施例的鋰離子電池用鋁基負(fù)極極片，是將鋁基金屬材料熔融重鑄，得到鋁基金屬鑄錠；然后將所得鋁基金屬鑄錠進(jìn)行軋制處理，軋成鋁基金屬箔；再將所得鋁基金屬箔進(jìn)行熱處理，得鋰離子電池用鋁基負(fù)極材料。

本申請(qǐng)一種實(shí)施例的鋰離子電池用鋁基負(fù)極極片，所述鋁基金屬材料為純鋁或鋁基合金；所述鋁基合金為添加有共晶成分和/或摻雜成分的純鋁，所述鋁基合金中鋁含量≥10％。

本申請(qǐng)一種實(shí)施例的鋰離子電池用鋁基負(fù)極極片，所述鋁基合金中添加有共晶成分，所述共晶成分包括但不限于Bi、Sn、In、Si、Zn。

本申請(qǐng)一種實(shí)施例的鋰離子電池用鋁基負(fù)極極片，所述鋁基合金中添加有摻雜成分，所述摻雜成分包括但不限于Li、Cu、Mn、Fe、Mg、Ti、Cr、Ag、Ni、Sb、C、Nb。

本申請(qǐng)一種實(shí)施例的鋰離子電池用鋁基負(fù)極極片，熔融重鑄過程中熔融保溫時(shí)間不少于30min。

本申請(qǐng)一種實(shí)施例的鋰離子電池用鋁基負(fù)極極片，軋制處理過程中環(huán)境相對(duì)濕度要求不高于15％。

本申請(qǐng)一種實(shí)施例的鋰離子電池用鋁基負(fù)極極片，所述鋁基金屬箔厚度為5μm～300μm。

本申請(qǐng)一種實(shí)施例的鋰離子電池用鋁基負(fù)極極片，所述熱處理是在50～550℃條件下保溫10min-5h。

本發(fā)明的目的之二通過以下技術(shù)方案的實(shí)施實(shí)現(xiàn)：