[发明专利]一种二次金属锂电池负极用层状复合物的制备方法

说明书

本发明提供一种二次金属锂电池负极用层状复合物的制备方法，包括步骤：(1)取金属锂片和复合添加剂，将复合添加剂均匀分布在金属锂片的表面，并采用辊压法将复合添加剂压入金属锂片中；(2)折叠复合添加剂和金属锂片的复合物，进行辊压，获得层状结构的添加剂‑金属锂复合片；(3)多次重复步骤(2)，获得具有不同金属锂层厚度的复合物。本发明提出的制备方法，用常规的对辊辊压设备即可进行操作，该工艺具有操作方便、工艺简单的特点。采用本发明的方法，获得了亲锂化的纳米材料和锂片层状复合物，该层状复合物用作二次金属锂电池负极时，可以改善锂枝晶生长的相关问题。

技术领域

本发明属于二次电池领域，具体涉及一种二次金属锂电池的电极材料的制备方法。

背景技术

金属锂电池作为当今世界应用最广泛和最有发展前景的电池之一，具有比能量和放电性能高、工作和贮存寿命长、安全操作性能高和成本较低的优点。随着Li-S电池、Li-空气电池等新型高容量锂电池的出现，Li金属负极的安全应用成为了下一代能量存储系统的决定因素。

Li金属一直被视作可再充锂电池的最理想的负极材料，它具有极高的理论比容量(3860mAh g^-1)，低密度(0.59g cm^-3)和最负的电化学电势(相比标准氢电极大约-3.04V)等优异性能。然而由于Li金属负极的无载体特性，其在重复充电/放电过程中存在枝晶生长和低库仑效率(CE)问题，导致基于Li金属负极的可充电电池至今尚未商业化。

目前常用的抑制Li枝晶形成的方法有：原位形成稳定的SEI膜，异位形成表面涂层，机械封闭，自修复静电屏蔽法等。这些方法各自都在一定程度上解决了Li金属负极在充放电循环过程中枝晶生长和库伦效率低的问题，但又各自存在着一定的限制因素。最新研究进展表明，从构建锂复合电极的角度出发，可有效提高Li金属在充放电循环中的稳定性。合理的设计可以改变Li金属沉积偏好，从根本上改善枝晶生长和库伦效率低的问题。然而，对于绝大部分材料，其与单质锂之间结合弱，即具有疏锂性。因此，发展一种普适的复合方法对金属锂电池负极的应用具有重要意义。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明旨在提出一种二次金属锂电池负极用层状复合物的制备方法。通过辊对辊的方法将纳米粉状复合添加剂与 金属锂单质结合，获得具有层状结构的添加剂-金属锂复合片。

本发明的另一目的是提出所述制备方法得到了金属锂电池复合极片。

本发明的第三个目的是提出含有所得复合极片的金属锂电池。

实现本发明目的的技术方案为：

一种二次金属锂电池负极用层状复合物的制备方法，其包括步骤：

(1)取厚度为0.2～2mm的金属锂片和复合添加剂，将复合添加剂均匀分布在金属锂片的表面，并采用辊压法将复合添加剂压入金属锂片中；

其中，所述复合添加剂选自金属纳米粉、非金属纳米粉、层状结构化合物、二维纳米片的一种多种；

(2)折叠复合添加剂和金属锂片的复合物，进行辊压，获得层状结构的添加剂-金属锂复合片；

(3)多次重复步骤(2)，获得具有不同金属锂层厚度的复合物。

其中，所述金属纳米粉选自铁、铜、镍金属纳米粉中的一种，金属纳米粉的粒径小于300纳米；所述层状结构化合物选自六方氮化硼、二硫化钼、二硫化钨中的一种。

其中，所述非金属纳米粉选自硅粉、石墨粉、炭粉中的一种，非金属纳米粉的粒径为50～1000纳米；所述二维纳米片选自石墨烯、氧化石墨烯、氮化硼纳米片、二硫化钼纳米片、二硫化钨纳米片、Ti₃C₂纳米片中的一种，片层厚度小于50纳米。本发明方法中所用纳米粉为固相粉末，不存在液相中的团聚效应，均匀铺洒在锂片表面即可。