负极极片的制备方法、负极极片和电池与流程

本技术涉及电池，尤其涉及一种负极极片的制备方法、负极极片和电池。

背景技术：

1、随着储能行业的不断发展，人们在消费电子设备、新能源汽车和智能电网存储等领域的储能需求不断提高。锂金属负极的理论比容量为3820mah/g，是商用石墨负极的10倍，现常采用锂金属负极替代传统的石墨负极，以得到更高能量密度、更低成本、更安全稳定的锂离子电池。使用超薄锂箔作为电池负极虽然可以最大化提升电池能量密度，但会增加材料及电池组装等方面的成本；而且使用过量锂时，锂枝晶的不可控生长和较高的锂沉积/溶解电位等问题会导致锂金属电池的循环寿命和倍率性能下降；同时锂枝晶很容易刺穿隔膜，引起电池短路和热失控，最终起火甚至爆炸。

2、为解决超薄锂箔的高成本和过量锂带来的严重安全隐患等问题，目前市场上开发了无负极二次锂电池。无负极二次锂电池是只采用铜箔集流体而无活性材料作为负极、以常见含锂材料作为正极构成的电池体系。由于无负极二次锂电池的负极直接采用铜箔而非超高化学活性的金属锂，不需要额外处理锂金属，且无需考虑正负极容量匹配问题，电池制备过程更简单、成本更低、更安全，是一种理想的高能密度体系。

3、然而，无负极二次锂电池由于没有负极侧的稳定宿主材料的保护以及没有过量活性锂的补偿，在循环过程中会产生“死锂”，电解液和金属锂之间的副反应导致锂资源不可逆地消耗，使电池容量遭受损失。因此，如何减少沉积的锂与电解液之间的副反应、有效调控锂金属的成核生长、以及实现锂金属均匀快速的锂沉积/溶解对改善无负极二次锂电池循环稳定性和库伦效率至关重要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种负极极片的制备方法、负极极片和电池，旨在改善现有的制备方法制备得到的负极极片易生成锂枝晶的问题。

2、本技术实施例是这样实现的，一种负极极片的制备方法，包括：

3、提供前驱体溶液，所述前驱体溶液中包括含氟丙烯酸酯、锂盐、引发剂和溶剂；

4、提供基膜，将所述前驱体溶液设置在所述基膜上，固化形成含氟聚合物薄膜，得到负极极片。

5、可选地，在本技术的一些实施例中，所述含氟丙烯酸酯包括全氟丙烯酸丁酯、2-(全氟丁基)乙基丙烯酸酯、2-(全氟丁基)乙基甲基丙烯酸酯、2-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯、2-(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯、(全氟环己基)甲基丙烯酸酯、2-(全氟己基)乙基丙烯酸酯、2-(全氟癸基)乙基丙烯酸酯、丙烯基六氟丙酯、甲基丙烯酸2,2,3,3-五氟丙酯、三氟丙烯酸甲酯、2-氟丙烯酸叔丁酯中的一种或几种；和/或

6、所述锂盐包括高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双二氟磺酰亚胺锂及双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或几种；和/或

7、所述引发剂包括光引发剂、热引发剂中的一种或几种；和/或

8、所述溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二乙基甲酰胺、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或几种；和/或

9、所述基膜包括铜箔或碳箔。

10、可选地，在本技术的一些实施例中，所述光引发剂包括安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚、二苯基乙酮、α,α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯中的一种或几种；和/或

11、所述热引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、1,3(1,4)一双(叔丁基过氧异丙基)苯、过氧化十二酰、过氧化二特丁基、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或几种。

12、可选地，在本技术的一些实施例中，所述含氟丙烯酸酯、所述锂盐、所述引发剂、所述溶剂的质量比为(70～92):(3～10)：(0.007～0.92)：(116～9200)；和/或

13、所述含氟聚合物薄膜的厚度为1μm～3μm。

14、可选地，在本技术的一些实施例中，所述前驱体溶液的制备方法包括：

15、将所述含氟丙烯酸酯与第一溶剂混合，得到含氟丙烯酸酯溶液；

16、将所述含氟丙烯酸酯溶液与所述锂盐混合，得到第一中间体；

17、将所述第一中间体与所述引发剂混合，得到前驱体溶液。

18、可选地，在本技术的一些实施例中，所述含氟丙烯酸酯溶液中，所述含氟丙烯酸酯的质量分数为3％～20％；和/或

19、所述第一溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二乙基甲酰胺、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或几种。

20、可选地，在本技术的一些实施例中，所述前驱体溶液中包括胶黏剂。

21、可选地，在本技术的一些实施例中，所述胶黏剂包括聚偏二氟乙烯、(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物、羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯、改性sbr橡胶中的一种或几种；和/或

22、所述含氟丙烯酸酯与所述胶黏剂的质量比为(70～92):(5～20)。

23、可选地，在本技术的一些实施例中，所述前驱体溶液的制备方法包括：

24、将所述含氟丙烯酸酯与第一溶剂混合，得到含氟丙烯酸酯溶液；

25、将所述胶黏剂与第二溶剂混合，得到胶黏剂溶液；

26、将所述含氟丙烯酸酯溶液、所述胶黏剂溶液与所述锂盐混合，得到第二中间体；

27、将所述第二中间体与所述引发剂混合，得到前驱体溶液。

28、可选地，在本技术的一些实施例中，所述胶黏剂溶液中，所述胶黏剂的质量分数为3％～10％；和/或

29、所述第二溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二乙基甲酰胺、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或几种。

30、可选地，在本技术的一些实施例中，所述固化包括光固化、热固化中的一种或几种。

31、可选地，在本技术的一些实施例中，所述光固化的光源包括紫外光；和/或

32、所述光固化的时间为10min～60min；和/或

33、所述热固化的温度为50℃～90℃，所述热固化的时间为1h～5h。

34、相应地，本技术实施例还提供一种负极极片，由上述制备方法制得。

35、相应地，本技术实施例还提供一种电池，包括正极极片、隔膜、电解液以及由上述的制备方法制得的负极极片。

36、本技术提供的负极极片的制备方法，将含氟丙烯酸酯通过固化聚合的方式在基膜表面形成含氟聚合物薄膜，含氟聚合物薄膜可作为氟源在基膜表面生成氟化盐，有效改善锂离子沉积溶解过电势，引导锂离子在基膜表面均匀沉积，抑制锂枝晶的生成；含氟聚合物薄膜还具备柔性特质，不仅可以缓冲锂离子在循环过程中反复沉积和溶解带来的体积变化，还能够抑制氟化盐的破裂和脱落，并且该薄膜作为一道保护屏障能够有效缓解电解液与沉积锂离子之间的副反应；此外，使用固化的聚合方式在基膜表面构建含氟聚合物薄膜，操作工艺简单、薄膜均匀且厚度可控，可同时改变基膜表面化学成分和结构的双重目的，进而提高电池的循环稳定性和库伦效率。