[发明专利]锂氧电池负极、其制备方法和锂氧电池

说明书

公开了一种锂氧电池负极、其制备方法和锂氧电池。锂氧电池负极包括集流体和附着于集流体表面上的以锂碳复合材料为活性材料的电极材料层，所述电极材料层由微纳米级的金属锂‑骨架碳复合材料组成，或者所述电极材料层包含微纳米级的锂合金‑骨架碳复合材料。该锂氧电池负极可以减小锂负极表面的电流密度，从而抑制锂枝晶的生长，提高锂氧电池的安全性，延长锂氧电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及锂氧电池负极、其制备方法和锂氧电池。

背景技术

随着经济的发展，传统的化石燃料大量使用导致全球变暖及雾霾恶劣气候日趋严重，开发新能源成为当务之急。而化学电源以其清洁、高效、安全而备受关注。在各种化学电源中，金属空气电池因为质轻、低廉、无毒和高效而脱颖而出，其中锂-氧(空气)的质量比容量可高达5210Wh/Kg(含氧气质量)，为金属-氧(空气)中最高的。

锂-氧(空气)电池中金属锂负极的腐蚀问题一直是制约其发展的关键问题。一方面锂-氧(空气)电池是一个敞开体系，空气中的水、二氧化碳、氮气等扩散至金属锂负极表面发生不可逆反应，导致电池恶化。另一方面，金属锂表面充电(镀锂)过程中形成锂枝晶问题也严重影响电池的安全。

为解决锂-氧(空气)电池的锂枝晶问题，研究者提出许多方法，例如在电解液中加入添加剂以在金属锂表面形成稳定固态电解质层(SEI)，或者对金属锂预处理以在金属锂表面预先形成稳定的人工SEI层，或者采用高模量的物质作为保护层包覆在金属锂表面。但是电池循环过程中，人工SEI层或者保护层反复受到锂枝晶冲击，最终会被破坏而失去保护锂负极的功能。

发明内容

本发明的主要目的之一在于提供一种锂氧电池负极、其制备方法和锂氧电池，其可以降低锂负极表面的电流密度，从而抑制锂枝晶的生长，提高锂氧电池的安全性，延长锂氧电池的循环寿命。

本发明采用了如下技术方案：

在一些实施例中提供一种锂氧电池负极，所述负极包括集流体和附着于集流体表面上的以锂碳复合材料为活性材料的电极材料层，所述电极材料层由微纳米级的金属锂-骨架碳复合材料组成，或者所述电极材料层包含微纳米级的锂合金-骨架碳复合材料。

在一些实施例中提供一种制备上述锂氧电池负极的方法，所述方法包括：通过施加压力，使分散在集流体表面上的锂碳复合材料附着在集流体表面上形成锂碳复合材料层作为电极材料层；

或者将含有锂碳复合材料的浆料涂覆在集流体表面上，然后干燥以形成含有所述锂碳复合材料的电极材料层。

在一些实施例中提供一种锂氧电池，所述锂氧电池包括上述负极。

本发明可以具有以下有益效果中的至少一种：

(1)锂碳复合材料是由微纳米级颗粒组成，颗粒大的比表面有效增加锂负极的比表面积，能够有效的抑制锂枝晶生长，延长锂氧电池的循环寿命，提高电池的库伦效率。

(2)锂氧电池负极制备方法可以灵活调整单位面积上锂碳复合材料的质量，进而调整负极单位面积上容量。避免因难以制备薄的金属锂造成高的负极容量配比，导致负极容量浪费。

(3)制备过程简单，可批量生产。

附图说明

图1为实施例1中电池第1次和第6次循环充放电曲线。

图2为实施例1中电池容量保持曲线图。

图3是实施例2中电池第1次和第5次循环充放电曲线

图4是实施例2中电池容量保持曲线图。

图5是实施例3中电池第1次和第7次循环充放电曲线。

图6是实施例3中电池容量保持曲线。