复合负极及其制备方法和应用与流程

本发明属于锂电池领域，具体而言，涉及复合负极及其制备方法和应用。

背景技术：

随着电器设备向大型化和多功能化方向发展，对锂离子二次电池的能量密度及使用寿命提出了更高的要求，并且由于各种便携式电子设备和电动汽车的快速发展和广泛应用，对于能量高、循环寿命长的锂离子电池的需求十分迫切。目前商业化锂离子电池的负极材料主要为石墨，由于其理论容量低(372mah/g)，高倍率充放电性能差，限制了锂离子电池能量的进一步提高。而硅碳材料又面临首次充放电效率低、膨胀大、长循环等带来的材料粉化问题。为了满足可充电电池的能量密度要求，目前的研究方向主要集中于高比容量电池体系，例如：硅、锡、锂金属、锂硫电池等。

锂金属具有极高的理论比容量和低电化学电位，是非常有前景的负极材料。然而，由于其安全性和效率的原因，很难应用于商业化的锂电池中，具体地，在锂金属反复地沉积和溶解过程中，锂离子的不均匀沉积会导致负极表面不可避免地发生锂枝晶的生长，从而刺穿隔膜引起电池的内短路；并且，锂枝晶和电解液界面高的比表面积会促进sei膜的不断形成，导致内阻增加引起库伦效率的快速降低。因此，具有能量密度高、循环寿命长和安全性能好的锂电池有待进一步研究。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种复合负极及其制备方法和应用，以解决锂离子的不均匀沉积导致负极表面锂枝晶生长及电池内短路的问题，达到防止或抑制锂枝晶的产生和生长的目的，从而显著改善电池的循环性能、倍率性能、安全性能和使用寿命等。

为达到上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种复合负极。根据本发明的实施例，该复合负极包括：

金属复合层，所述金属复合层包括负极材料层和渗入所述负极材料层中的金属纳米颗粒；

负极片基体，所述负极片基体具有锂金属层，所述金属复合层与所述锂金属层贴合。

进一步地，所述金属纳米颗粒均匀分布在所述负极材料层中。

进一步地，所述负极材料层包括选自碳基材料、硅基材料和硅氧基材料中的至少一种。

进一步地，所述金属纳米颗粒为选自银颗粒、铝颗粒、镁颗粒、锌颗粒和金颗粒中的至少一种。

进一步地，所述金属纳米颗粒的金属纯度为99.99～99.999％。

进一步地，渗入所述负极材料层中的所述金属纳米颗粒的总体积为厚度为5～1000nm的所述负极材料层的体积。

进一步地，所述负极材料层的厚度为10～60μm，所述负极材料层的孔隙率为30～55％。

进一步地，所述负极片基体包括相互贴合的锂金属层和铜金属层。

进一步地，所述锂金属层的厚度为5～50μm。

相对于现有技术，本发明所述的复合负极至少具有以下优势：1、通过在负极材料层中渗入金属纳米颗粒，可以使金属纳米颗粒与负极材料如石墨、硅、氧化硅等进行复合，形成致密均匀的金属复合薄层。将该金属复合层与负极片基体的锂金属层贴合形成复合负极后，可以使得锂离子在沉积过程中先与金属纳米颗粒ag、mg、au、zn、al等合金化后再沉积或渗入负极材料中，最终有序、缓慢地沉积到电位更低的锂金属层上，即可以利用金属纳米颗粒与锂离子的合金化限域作用来控制锂枝晶，延缓或抑制锂离子在锂金属层上的沉积，使锂离子在每个通道上相对均匀地沉积、成核和生长，避免引起个别超长的枝晶生长而产生内短路，有利于提高电池循环性能；2、金属复合层与负极片基体的锂金属层贴合后，还会有部分金属纳米颗粒直接与锂金属层接触并发生合金化反应，在金属复合层与锂金属层的接触位置形成薄薄的一层合金层，由此可以更有利于负极表面电位的均匀分布，使锂离子在充放电过程中能够更均匀沉积，从而能够进一步抑制锂枝晶的形成；3、即便锂金属层上形成有锂枝晶，由于负极材料层的存在，还可以进一步降低锂枝晶刺穿电解质层的风险；4、负极片基体不仅可以提供低电位和高容量，还可以起到补锂作用，从而能够进一步提高电池的首效和容量；5、将该复合负极用于制备电池可以显著提高电池的循环性能、倍率性能、安全性能和使用寿命等，其中，电池的首效可高达85％以上，充放电循环80周后容量保持率不低于95％。

本发明的另一目的在于提出一种制备上述复合负极的方法，以使复合负极能够显著改善电池的循环性能、安全性能和使用寿命等。

为达到上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备复合负极的方法。根据本发明的实施例，该方法采用方案1或方案2，其中，

所述方案1包括：预先在铝箔上形成负极材料层并利用所述铝箔将所述负极材料层转移至所述负极片基体的锂金属层上，再采用物理气相沉积法使金属纳米颗粒渗入所述负极材料层中；

所述方案2包括：预先在铝箔上形成负极材料层并采用物理气相沉积法使金属纳米颗粒渗入所述负极材料层中，再利用所述铝箔将形成的金属复合层转移至所述负极片基体的锂金属层上。

进一步地，所述方案1或所述方案2中，所述物理气相沉积法在露点不高于零下40℃的干燥环境下进行。

进一步地，所述物理气相沉积法为真空蒸镀法、电子束蒸镀法、离子溅射法、磁控溅射法、电弧等离子体法或分子束外延法。

进一步地，所述方案1包括：(1)在铝箔上形成负极材料层并利用所述铝箔将所述负极材料层转移至所述负极片基体的锂金属层上，以便得到复合基体；(2)在露点不高于零下40℃的干燥环境下将所述复合基体置于真空蒸镀装置的真空室基片台上，对所述复合基体进行加热和匀速旋转，同时将高纯金属加热蒸发成原子态，使金属原子蒸汽流渗入所述负极材料层，以便得到所述复合负极。

进一步地，步骤(2)中，所述加热的温度为50～170℃、所述匀速旋转的转速为1～20转/分，所述高纯金属的蒸发速率为0.001～0.3nm/s、所述真空室的真空度为10^-4～10^-6pa。

相对于现有技术，本发明所述的制备复合负极的方法至少具有以下优势：1、通过采用物理气相沉积法可以使金属纳米颗粒更均匀、致密地渗入到负极材料层中，由此可以进一步提高锂离子在每个通道上沉积、成核及生长的均匀性，不会引起个别超长的枝晶生长而产生内短路，从而更有利于提高电池循环性能；2、制备得到的复合负极可以使得锂离子在沉积过程中先与金属纳米颗粒ag、mg、au、zn、al等合金化后再沉积或渗入负极材料中，最终有序、缓慢地沉积到电位更低的锂金属层上，即可以利用金属纳米颗粒与锂离子的合金化限域作用来控制锂枝晶，延缓或抑制锂离子在锂金属层上的沉积，使锂离子在每个通道上相对均匀地沉积、成核和生长，避免引起个别超长的枝晶生长而产生内短路，有利于提高电池循环性能；3、金属复合层与负极片基体的锂金属层贴合后，还会有部分金属纳米颗粒直接与锂金属层接触并发生合金化反应，在金属复合层与锂金属层的接触位置形成薄薄的一层合金层，由此可以更有利于负极表面电位的均匀分布，使锂离子在充放电过程中能够更均匀沉积，从而能够进一步抑制锂枝晶的形成；4、即便锂金属层上形成有锂枝晶，由于负极材料层的存在，还可以进一步降低锂枝晶刺穿电解质层的风险；5、负极片基体不仅可以提供低电位和高容量，还可以起到补锂作用，从而能够进一步提高电池的首效和容量；6、该方法工艺简单，便于工业化生产；7、将制备得到的复合负极用于制备电池可以显著提高电池的循环性能、倍率性能、安全性能和使用寿命等，其中，电池的首效可高达85％以上，充放电循环80周后容量保持率不低于95％。

本发明的另一目的在于提出一种锂电池，以提高锂电池的综合性能。为达到上述目的，根据本发明的第三个方面，本发明提出一种锂电池。根据本发明的实施例，该锂电池具有上述复合负极或采用上述制备方法得到的复合负极。相对于现有技术，本发明所述的锂电池具有循环稳定性好且循环寿命长、倍率性能好、安全性高、使用寿命长等优点，其中，电池的首效可高达85％以上，充放电循环80周后容量保持率不低于95％，可以广泛应用于新能源汽车等领域。

本发明的另一目的在于提出一种车辆，以进一步提高车辆的竞争力。为达到上述目的，根据本发明的第四个方面，本发明提出一种车辆，根据本发明的实施例，该车辆具有上述锂电池。相对于现有技术，本发明所述的车辆安全性更高，电池使用寿命更长。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的复合负极的结构示意图。

图2是根据本发明再一个实施例的复合负极的结构示意图。

图3是根据本发明一个实施例的制备复合负极的方法示意图。

图4是本发明实施例1制备得到的具有复合负极的电池的循环曲线图。

图5是本发明实施例2制备得到的具有复合负极的电池的循环曲线图。

图6是本发明实施例3制备得到的具有复合负极的电池的循环曲线图。

图7是本发明对比例1制备得到的电池的循环曲线图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种复合负极。根据本发明的实施例，如图1所示，该复合负极包括：金属复合层10和负极片基体20，其中，金属复合层10包括负极材料层11和渗入负极材料层11中的金属纳米颗粒12；负极片基体20具有锂金属层21，金属复合层10与锂金属层21贴合。该复合负极通过在负极材料层中渗入金属纳米颗粒，利用金属纳米颗粒与锂离子的合金化限域作用来控制锂枝晶，延缓或抑制锂离子在锂金属层上的沉积，使锂离子在每个通道上相对均匀地沉积、成核和生长，避免引起个别超长的枝晶生长而产生内短路，从而有利于提高电池循环性能。将该复合负极用于制备电池可以显著提高电池的循环性能、倍率性能、安全性能和使用寿命等，其中，电池的首效可高达85％以上，充放电循环80周后容量保持率不低于95％。

下面参考图1～2对本发明上述实施例的复合负极进行详细描述。

金属复合层10

根据本发明的实施例，金属复合层10包括负极材料层11和渗入负极材料层11中的金属纳米颗粒12。本发明中通过在负极材料层中渗入金属纳米颗粒，可以使金属纳米颗粒与负极材料如石墨、硅、氧化硅等进行复合，形成致密均匀的金属复合薄层，进而将该金属复合层与负极片基体的锂金属层贴合形成复合负极后，可以使得锂离子在沉积过程中先与金属纳米颗粒合金化后再沉积或渗入负极材料中，最终有序、缓慢地沉积到电位更低的锂金属层上，由此可以使锂离子在每个通道上相对均匀地沉积、成核和生长，避免引起个别超长的枝晶生长而产生内短路，有利于提高电池循环性能；进一步地，金属复合层与负极片基体的锂金属层贴合后，还会有部分金属纳米颗粒直接与锂金属层接触并发生合金化反应，在金属复合层与锂金属层的接触位置形成薄薄的一层合金层，由此可以更有利于负极表面电位的均匀分布，使锂离子在充放电过程中能够更均匀沉积，从而能够进一步抑制锂枝晶的形成。

根据本发明的一个具体实施例，金属纳米颗粒12可以均匀地分布在负极材料层11中，由此可以使锂离子在负极材料层至锂金属层的每个通道上更为均匀地沉积、成核和生长，从而能够进一步避免由于个别超长枝晶生长而产生内短路的问题。

根据本发明的再一个具体实施例，负极材料层11可以包括选自碳基材料、硅基材料和硅氧基材料中的至少一种，例如负极材料层可以为石墨层、单晶硅层、氧化亚硅层或石墨、单晶硅和氧化亚硅以任意比例形成的复合层等，由此不仅有利于提高电池的循环性能，还有利于原子态金属颗粒的渗入。

根据本发明的又一个具体实施例，金属纳米颗粒12可以为选自银颗粒、铝颗粒、镁颗粒、锌颗粒和金颗粒中的至少一种，发明人发现，选用上述金属纳米颗粒可以进一步提高金属纳米颗粒与锂离子的合金化反应活性及限域作用，从而更有利于延缓或抑制锂离子在锂金属层上的沉积，使锂离子在每个通道上相对均匀地沉积、成核和生长，避免引起个别超长的枝晶生长而产生内短路，进而能够进一步提高电池循环性能。进一步地，金属纳米颗粒12的金属纯度可以为99.99～99.999％，由此可以有效避免因存在杂质而影响金属纳米颗粒与锂离子的合金化限域作用，从而能够进一步抑制锂枝晶的产生和个别超长锂枝晶的生长。

根据本发明的又一个具体实施例，渗入负极材料层11中的金属纳米颗粒12的总体积可以为厚度为5～1000nm的负极材料层11的体积，由此可以使确保负极材料层中具有足够多的金属纳米颗粒，保证金属复合层具有长效、稳定的合金化限域作用，从而能够进一步有利于延缓或抑制锂离子在锂金属层上的沉积，达到抑制锂枝晶的产生和个别超长锂枝晶的生长、提高电池的安全性能及循环性能的效果。进一步地，负极材料层11的厚度可以为10～60μm，例如可以为15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm或55μm等，由此可以进一步保证金属复合层对锂离子的合金化限域作用，从而能够进一步提高电池的安全性能、循环性能、倍率性能和使用寿命。

根据本发明的又一个具体实施例，负极材料层11的孔隙率可以为30～55％，例如可以为30％、33％、36％、39％、42％、45％、48％、51％或55％等。发明人发现，通过控制负极材料层11为上述孔隙率，不仅更有利于金属纳米颗粒的渗入，还可以控制金属纳米颗粒的总渗入量为厚度为5～1000nm的负极材料层11的体积，由此不仅有利于形成均匀致密的金属复合层，还能有效保证金属复合层对锂离子的合金化限域作用，从而显著提高电池的安全性能、循环性能、倍率性能和使用寿命。

负极片基体20

根据本发明的实施例，负极片基体20具有锂金属层21，金属复合层10与锂金属层21贴合。其中，金属复合层与负极片基体的锂金属层贴合后会有部分金属纳米颗粒直接与锂金属层接触并发生合金化反应，在金属复合层与锂金属层的接触位置形成薄薄的一层合金层，由此可以更有利于负极表面电位的均匀分布，使锂离子在充放电过程中能够更均匀沉积，从而能够进一步抑制锂枝晶的形成；此外，具有锂金属层的负极片基体不仅可以为电池提供低电位和高容量，还可以起到补锂作用，从而能够进一步提高电池的首效和容量。

根据本发明的一个具体实施例，负极片基体20可以为锂金属基体，如图2所示，也可以包括相互贴合的锂金属层21和铜金属层22，例如，负极片基体20可以锂箔或具有锂箔和铜箔的li-cu复合带。进一步地，锂金属层21的厚度可以为5～50μm，例如可以为5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm等，由此可以有效调节负极极片的预锂量，从而能够减少体积膨胀，有利于电池循环性能的提升。

综上所述，本发明上述实施例的复合负极至少具有以下优势：1、通过在负极材料层中渗入金属纳米颗粒，可以使金属纳米颗粒与负极材料如石墨、硅、氧化硅等进行复合，形成致密均匀的金属复合薄层。将该金属复合层与负极片基体的锂金属层贴合形成复合负极后，可以使得锂离子在沉积过程中先与金属纳米颗粒ag、mg、au、zn、al等合金化后再沉积或渗入负极材料中，最终有序、缓慢地沉积到电位更低的锂金属层上，即可以利用金属纳米颗粒与锂离子的合金化限域作用来控制锂枝晶，延缓或抑制锂离子在锂金属层上的沉积，使锂离子在每个通道上相对均匀地沉积、成核和生长，避免引起个别超长的枝晶生长而产生内短路，有利于提高电池循环性能；2、金属复合层与负极片基体的锂金属层贴合后，还会有部分金属纳米颗粒直接与锂金属层接触并发生合金化反应，在金属复合层与锂金属层的接触位置形成薄薄的一层合金层，由此可以更有利于负极表面电位的均匀分布，使锂离子在充放电过程中能够更均匀沉积，从而能够进一步抑制锂枝晶的形成；3、即便锂金属层上形成有锂枝晶，由于负极材料层的存在，还可以进一步降低锂枝晶刺穿电解质层的风险；4、负极片基体不仅可以提供低电位和高容量，还可以起到补锂作用，从而能够进一步提高电池的首效和容量；5、将该复合负极用于制备电池可以显著提高电池的循环性能、倍率性能、安全性能和使用寿命等，其中，电池的首效可高达85％以上，充放电循环80周后容量保持率不低于95％。

根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备复合负极的方法。根据本发明的实施例，该方法采用方案1或方案2，其中，如图3所示，方案1包括：预先在铝箔上形成负极材料层并利用铝箔将负极材料层转移至负极片基体的锂金属层上，再采用物理气相沉积法使金属纳米颗粒渗入负极材料层中；方案2包括：预先在铝箔上形成负极材料层并采用物理气相沉积法使金属纳米颗粒渗入负极材料层中，再利用铝箔将形成的金属复合层转移至负极片基体的锂金属层上。该方法不仅工艺简单，而且将制备得到的复合负极用于电池还可以显著提高电池的循环性能、倍率性能、安全性能和使用寿命等，其中，电池的首效可高达85％以上，充放电循环80周后容量保持率不低于95％。

根据本发明的一个具体实施例，方案1或方案2中，物理气相沉积法在露点不高于零下40℃的干燥环境下进行，由此可以确保负极片基体的锂金属层不会与空气中的水分反应。

根据本发明的再一个具体实施例，制备金属复合层时采用的物理气相沉积法的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，可以选用真空蒸镀法、电子束蒸镀法、离子溅射法、磁控溅射法、电弧等离子体法或分子束外延法等，由此可以更有利于金属纳米颗粒均匀地渗入负极材料层中，形成均匀致密的金属复合层。

根据本发明的又一个具体实施例，采用方案1来制备复合负极时可以包括：(1)在铝箔上形成负极材料层并利用铝箔将负极材料层转移至负极片基体的锂金属层上，以便得到复合基体；(2)在露点不高于零下40℃的干燥环境下将复合基体置于真空蒸镀装置的真空室基片台上，对复合基体进行加热和匀速旋转，同时将高纯金属加热蒸发成原子态，使金属原子蒸汽流渗入负极材料层，以便得到复合负极。由此可以使金属纳米颗粒更均匀地渗入负极材料层中并与负极材料如石墨、硅、氧化硅等进行复合，得到致密均匀的金属复合层，进而更有利于锂离子在金属复合层的每个通道上均匀地沉积、成核和生长，从而避免引起个别超长的枝晶生长而产生内短路。

根据本发明的又一个具体实施例，步骤(2)中，加热的温度可以为50～170℃、匀速旋转的转速可以为1～20转/分，高纯金属的蒸发速率可以为0.001～0.3nm/s、真空室的真空度为可以10^-4～10^-6pa，发明人发现，通过控制上述工艺条件，不仅可以显著提高金属纳米颗粒与锂离子合金化反应的速率，还可以进一步提高金属复合层的均匀性，同时避免引入任何其他杂质，确保金属纳米颗粒的纯度，由此可以进一步抑制锂枝晶的产生和个别超长锂枝晶的生长，从而能够显著提高电池的安全性能、循环性能、倍率性能和使用寿命。需要说明的是，蒸发速率是指金属纳米颗粒渗入负极材料层的速度。

根据本发明的又一个具体实施例，金属纳米颗粒可以为选自银颗粒、铝颗粒、镁颗粒、锌颗粒和金颗粒中的至少一种，发明人发现，选用上述金属纳米颗粒可以进一步提高金属纳米颗粒与锂离子的合金化反应活性及限域作用，从而更有利于延缓或抑制锂离子在锂金属层上的沉积，使锂离子在每个通道上相对均匀地沉积、成核和生长，避免引起个别超长的枝晶生长而产生内短路，进而能够进一步提高电池循环性能。进一步地，金属纳米颗粒的金属纯度可以为99.99～99.999％，由此可以有效避免因存在杂质而影响金属纳米颗粒与锂离子的合金化限域作用，从而能够进一步抑制锂枝晶的产生和个别超长锂枝晶的生长。

根据本发明的又一个具体实施例，负极材料层可以包括选自碳基材料、硅基材料和硅氧基材料中的至少一种，例如负极材料层可以为石墨层、单晶硅层、氧化亚硅层或石墨、单晶硅和氧化亚硅以任意比例形成的复合层等，由此不仅有利于提高电池的循环性能，还有利于原子态金属颗粒的渗入。

根据本发明的又一个具体实施例，渗入负极材料层中的金属纳米颗粒的总体积可以为厚度为5～1000nm的负极材料层的体积，负极材料层的厚度可以为10～60μm，由此可以进一步保证金属复合层对锂离子的合金化限域作用，从而能够进一步提高电池的安全性能、循环性能、倍率性能和使用寿命。

根据本发明的又一个具体实施例，负极片基体20可以为锂金属基体，如图2所示，也可以包括相互贴合的锂金属层21和铜金属层22，例如，负极片基体20可以锂箔或具有锂箔和铜箔的li-cu复合带。进一步地，锂金属层21的厚度可以为5～50μm，由此可以有效调节负极极片的预锂量，从而能够减少体积膨胀，有利于电池循环性能的提升。

综上所述，本发明上述实施例的制备复合负极的方法至少具有以下优势：1、通过采用物理气相沉积法可以使金属纳米颗粒更均匀、致密地渗入到负极材料层中，由此可以进一步提高锂离子在每个通道上沉积、成核及生长的均匀性，不会引起个别超长的枝晶生长而产生内短路，从而更有利于提高电池循环性能；2、制备得到的复合负极可以使得锂离子在沉积过程中先与金属纳米颗粒ag、mg、au、zn、al等合金化后再沉积或渗入负极材料中，最终有序、缓慢地沉积到电位更低的锂金属层上，即可以利用金属纳米颗粒与锂离子的合金化限域作用来控制锂枝晶，延缓或抑制锂离子在锂金属层上的沉积，使锂离子在每个通道上相对均匀地沉积、成核和生长，避免引起个别超长的枝晶生长而产生内短路，有利于提高电池循环性能；3、金属复合层与负极片基体的锂金属层贴合后，还会有部分金属纳米颗粒直接与锂金属层接触并发生合金化反应，在金属复合层与锂金属层的接触位置形成薄薄的一层合金层，由此可以更有利于负极表面电位的均匀分布，使锂离子在充放电过程中能够更均匀沉积，从而能够进一步抑制锂枝晶的形成；4、即便锂金属层上形成有锂枝晶，由于负极材料层的存在，还可以进一步降低锂枝晶刺穿电解质层的风险；5、负极片基体不仅可以提供低电位和高容量，还可以起到补锂作用，从而能够进一步提高电池的首效和容量；6、该方法工艺简单，便于工业化生产；7、将制备得到的复合负极用于制备电池可以显著提高电池的循环性能、倍率性能、安全性能和使用寿命等，其中，电池的首效可高达85％以上，充放电循环80周后容量保持率不低于95％。需要说明的是，上述针对复合负极所述描述的特征及效果同样适用于该制备复合负极的方法，此处不再一一赘述。

根据本发明的第三个方面，本发明提出一种锂电池。根据本发明的实施例，该锂电池具有上述复合负极或采用上述制备方法得到的复合负极。该锂电池具有循环稳定性好且循环寿命长、倍率性能好、安全性高、使用寿命长等优点，其中，电池的首效可高达85％以上，充放电循环80周后容量保持率不低于95％，可以广泛应用于新能源汽车等领域。

根据本发明的一个具体实施例，锂电池可以为全固态电池，由此可以进一步提高锂电池的能量密度。其中，可以将高纯金属材料通过真空蒸镀或溅射等手段渗入到石墨/li/cu复合基体、硅/li/cu复合基体或氧化亚硅/li/cu复合基体中，形成致密均匀分布的复合负极，再将制备得到的复合负极与正极片和固态电解质层进行组装，得到全固态锂电池。

需要说明的是，上述针对复合负极和制备复合负极的方法所述描述的特征及效果同样适用于该锂电池，此处不再一一赘述。

根据本发明的第四个方面，本发明提出一种车辆，根据本发明的实施例，该车辆具有上述锂电池。该车辆的安全性更高，电池使用寿命更长。需要说明的是，上述针对锂电池所述描述的特征及效果同样适用于该车辆，此处不再一一赘述。

下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

在露点小于-40℃的干燥间环境中，将涂硅铝箔转移到铜锂复合带上，裁成10×10mm的方片，用胶带固定在不锈钢蒸镀基材板上，将复合基体片置于蒸镀设备的真空室，将装有5g纯镁的钨舟置于蒸发源位置，抽真空至真空度达5.0×10^-4，调节基板加热温度至100℃，基片旋转速率为8转/min，通过调节加在钨舟上的电流大小，控制蒸发速率为0.01nm/s，保持蒸发速率稳定的情况下持续蒸镀，直至膜厚仪上显示蒸镀厚度为300nm时，停止蒸镀，待基板加热温度降低至室温，打开放气阀门，使真空室恢复常压，打开舱门取出基材板上蒸镀镁金属的负极材料。将蒸镀后的镁-硅负极材料分别冲成直径10mm的圆片，与ncm622正极材料和li6p5cl电解质膜组装成全固态锂电池后进行充放电测试，结果显示：在70℃、0.1c/0.1c的充放电条件下，首效达到84.4％，之后继续在0.1c/0.1c的充放电条件下循环125周后，容量保持率达到94.2％，如图4所示。

实施例2

在露点小于-40℃的干燥间环境中，将涂碳铝箔转移到铜锂复合带上，裁成10×10mm的方片，用胶带固定在不锈钢蒸镀基材板上，将复合基体片置于蒸镀设备的真空室，将装有5g纯银的钨舟置于蒸发源位置，抽真空至真空度达5.0×10^-4，调节基板加热温度至100℃，基片旋转速率为8转/min，通过调节加在钨舟上的电流大小，控制蒸发速率为0.01nm/s，保持蒸发速率稳定的情况下持续蒸镀，直至膜厚仪上显示蒸镀厚度为400nm时，停止蒸镀，待基板加热温度降低至室温，打开放气阀门，使真空室恢复常压，打开舱门取出基材板上蒸镀银金属的负极材料。将蒸镀后的银-碳负极材料分别冲成直径10mm的圆片，与ncm622正极材料和li6p5cl电解质膜组装成全固态锂电池后进行充放电测试，结果显示：在70℃、0.1c/0.1c的充放电条件下，首效达到89.75％；整体充放电循环过程为：在0.1c/0.1c的充放电条件下进行1～2个充放电循环后在0.3c/0.3c的充放电条件下进行20～30个充放电循环，再重复该操作，如此重复多次，循环83周后容量保持率达到95.4％，图5所示。

实施例3

在露点小于-40℃的干燥间环境中，将涂碳铝箔转移到铜锂复合带上，裁成10×10mm的方片，用胶带固定在不锈钢蒸镀基材板上，将复合基体片置于蒸镀设备的真空室，将装有5g纯金的钨舟置于蒸发源位置，抽真空至真空度达3.0×10^-4，调节基板加热温度至100℃，基片旋转速率为10转/min，通过调节加在钨舟上的电流大小，控制蒸发速率为0.01nm/s，保持蒸发速率稳定的情况下持续蒸镀，直至膜厚仪上显示蒸镀厚度为500nm时，停止蒸镀，待基板加热温度降低至室温，打开放气阀门，使真空室恢复常压，打开舱门取出基材板上蒸镀锂金属的负极材料。将蒸镀后的金-碳负极材料分别冲成直径10mm的圆片，与ncm622正极材料和li6p5cl电解质膜组装成全固态锂电池后进行充放电测试，结果显示：在70℃、0.1c/0.1c的充放电条件下，首效为87.84％；整体充放电循环过程为：在0.1c/0.1c的充放电条件下进行2个充放电循环后在0.3c/0.3c的充放电条件下进行20～30个充放电循环，再重复该操作，如此重复多次，循环83周后容量保持率达到95.4％，图6所示。

对比例1

将ncm622正极材料、li6p5cl电解质膜和石墨负极组装成直径10mm的模具电池，在70℃、0.1c/0.1c的充放电条件下进行充放电测试，结果表明：首效为72.9％，循环100周后容量保持率仅剩72％，图7所示。

结果与结论：

从图4～7可以看出，与对比例1相比，采用本发明上述实施例的复合负极制备得到的电池循环性能和库伦效率稳定，且电池首效较高；从图2和图3看出，在0.3c/0.3c的充放电条件下进行20～30个充放电循后再在0.1c/0.1c的充放电条件下进行1～2个充放电循环，如此重复多次，电池的放电比容量变化不大，且库伦效率稳定，说明采用本发明上述实施例的复合负极制备得到的电池倍率性能较好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。