[发明专利]含锂电极、其制备方法和含有该电极的锂离子电池

说明书

公开了一种含锂电极、其制备方法和含有该电极的锂离子电池。含锂电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。该含锂电极可抑制锂枝晶生长。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种含锂电极、其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池因其比能量高、电池电压高、工作范围广、储存寿命长等优点，广泛应用于通讯、电动汽车、储能等领域。负极是锂离子电池四大组成部分(正极、负极、隔膜和电解液)之一，目前市场上所使用的负极材料大多数是石墨类材料，该类材料价格便宜，安全。但是其材料的比容量较低(372mAh/g)，循环寿命一般、倍率性能差限制了电池向更高高性能的方向发展。金属锂负极具有最负的电极电势(-3.04vs标准氢电极)，高的质量比容量(3860mAh/g)，低的密度(最轻的金属)而广受关注。在金属锂沉积的过程中，由于金属锂表面的不均匀，导致金属锂优先在某些部位沉积，形成树枝状结晶(锂枝晶)，一方面锂枝晶会刺穿金属锂表面的固态电解质层(SEI)而与电解液反应，消耗电解液导致电池失效，另一方面会消耗金属锂而导致库伦效率低。此外，锂枝晶有可能刺穿隔膜，导致电池短路，引发安全问题。

发明内容

本发明的主要目的之一在于提供一种含锂电极、其制备方法和应用，可用于抑制锂枝晶生长，延长电池循环寿命。

本发明采用了如下技术方案：

在一些实施例中提供一种含锂电极，其中所述电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含锂电极的方法，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离子电池，所述锂离子电池包括上述含锂电极作为电池负极。

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，降低锂负极表面电流密度，能够有效的抑制锂枝晶生长，延长锂离子电池的循环寿命，提高电池的库伦效率。

(2)在含锂电极的制备过程中，可以灵活调整单位面积上锂碳复合材料(粉体材料)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正负极容量配比，导致负极容量浪费。

(3)制备过程简单，可批量生产。

(4)能够适用于不同锂离子正极材料。

附图说明

图1为实施例1中电池的充放电循环容量保持图和库伦效率图；

图2为实施例2中电池的充放电循环容量保持图和库伦效率图；

图3为实施例3中电池的充放电循环容量保持图和库伦效率图；

图4为实施例4中电池的充放电循环容量保持图和库伦效率图；

图5为实施例5中电池的充放电循环容量保持图和库伦效率图；

图6为实施例6中电池的充放电循环容量保持图和库伦效率图；

图7为实施例7中电池的充放电循环容量保持图和库伦效率图。

图8为实施例8中电池的充放电循环容量保持图和库伦效率图。