本发明涉及锂电池领域,具体而言,涉及一种负极片及其制备方法和应用。
背景技术:
1、锂离子电池由于具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等优势而成为消费类电子电池与新能源汽车动力电池的首选,但现有锂离子电池使用的石墨或掺硅负极的比容量低,限制了其能量密度的进一步提升。
2、金属锂负极具有3860mah/g的比容量,其使用将使锂电池的能量密度得到大幅提升,但金属锂负极存在的枝晶问题、与电解液的副反应问题及体积膨胀效应,限制了金属锂负极的商业化应用。
3、有鉴于此,特提出本发明。
技术实现思路
1、针对现有金属锂负极存在的枝晶穿透隔膜造成的内短路问题、金属锂与电解液持续副反应锂损耗问题、金属锂沉积剥离体积效应问题,本发明提供一种负极片及其制备方法,该负极片具有良好的电化学性能,不易发生体积形变。
2、为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
3、本发明的一个方面,涉及一种负极片,包括:锂金属负极;所述锂金属负极包括致密连续金属层以及由内向外分别依次设置在所述致密连续金属层两侧表面的锂材料层、多孔金属层和固态电解质保护层。
4、所述的负极片不易出现枝晶穿透隔膜造成的内短路的问题,不易出现金属锂与电解液持续副反应造成锂损耗的问题,不易出现金属锂沉积剥离体积效应的问题。
5、本发明的另一个方面,还涉及所述的负极片的制备方法,包括以下步骤:
6、(a)熔融态的锂材料经过多孔金属层上的孔隙,在所述多孔金属层和致密连续金属层之间沉积形成锂材料层,得到负极片前体;
7、(b)在所述负极片前体的两侧表面上形成固态电解质保护层。
8、所述的负极片的制备方法,方法简单,容易操作,制备得到的负极片具有良好的电化学性能,体积形变率低。
9、本发明的另一个方面,还涉及一种锂电池,包括所述的负极片或所述的负极片的制备方法制备得到的负极片。
10、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
11、(1)本发明提供的负极片包括金属锂负极,金属锂负极包括致密连续金属层以及由内向外分别依次设置在所述致密连续金属层两侧表面的锂材料层、多孔金属层和固态电解质保护层,此种结构的负极片表面的多孔金属层具有更均匀的电场分布,同时预留金属锂沉积空间,结合固态电解质保护层的构建,解决了金属锂枝晶问题、与电解质持续副反应问题,缓解了金属锂沉积的体积效应。
12、(2)本发明提供的负极片的制备方法,方法简单,容易操作,熔融态的锂材料经过多孔金属层上的孔隙,能够均匀地沉积在多孔金属层和致密连续金属层之间,提高负极片的循环寿命以及电化学性能。
1.一种负极片,其特征在于,包括:金属锂负极;所述金属锂负极包括致密连续金属层以及由内向外分别依次设置在所述致密连续金属层两侧表面的锂材料层、多孔金属层和固态电解质保护层。
2.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,包括技术特征(1)或(2)中的至少一个:
3.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,所述锂材料层的厚度为1~50μm;
4.根据权利要求3所述的负极片,其特征在于,所述锂合金中合金元素的含量为0.1wt%~5wt%;
5.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,包括以下技术特征(1)~(5)中的至少一个:
6.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,所述固态电解质保护层包括;聚合物电解质层;或者,所述固态电解质保护层包括;聚合物电解质层和无机固态电解质层。
7.根据权利要求6所述的负极片,其特征在于,包括以下技术特征(1)~(5)中的至少一个:
8.根据权利要求6所述的负极片,其特征在于,所述无机固态电解质层的厚度为10~500nm;
9.如权利要求1~8任一项所述的负极片的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
10.一种锂电池,其特征在于,包括权利要求1~8任一项所述的负极片或权利要求9所述的负极片的制备方法制备得到的负极片。