[发明专利]一种薄层金属锂基负极的制备方法

说明书

本发明涉及现代电池技术领域，具体公开了一种薄层金属锂基负极的制备方法，负极先以铜箔集流体作为基底，采用化学气相沉积法在铜箔集流体表面合成单层石墨烯薄膜，以此石墨烯/铜作为阴极与作为阳极锂源的富锂材料或锂盐组装成电解池，并注入电解液后密封，再以较低的电流密度进行电沉积，经过合适的反应时间后拆解电解池，即可在阴极部分得到镀有均匀薄层金属锂的锂基负极；采用本发明的方法，可以实现金属锂的均匀沉积，同时克服直接在铜集流体表面沉积锂导致的大量锂枝晶的生成，从而得到更安全稳定的锂负极材料来应用于锂一次和二次电池。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体涉及一种薄层金属锂基负极的制备方法。

背景技术

随着近年来科学技术的进步和发展，智能手机、智能穿戴设备等一系列高科技电子产品大大方便了人们的生产生活，同时以特斯拉为代表的电动汽车也开始成为人们出行的一大选择。因此，也对其中承担供能作用的电池提出了更高的客观要求。

传统的铅酸电池、锰锌电池等因其有限的容量和庞大的质量体积等，已经不适合应用于这些小型或者高功率的电气设备，取而代之的是高比能的锂电池的兴起。然而，市场上对设备的小型化、轻质化客观需求也推动着锂电池比能的不断提高和技术创新。

相对于目前锂电池中的石墨负极而言，直接采用金属锂负极可以大大减薄、减轻电池的质量和体积，然而直接采用锂负极进行充电会产生锂枝晶，导致刺破隔膜，引发短路甚至爆炸等严重的安全性问题。

发明内容

本发明旨在提出一种解决金属基锂负极充电产生锂枝晶问题的制备方法，可制备得到均匀的薄层金属锂基负极。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种薄层金属锂基负极的制备方法，负极先以铜箔集流体作为基底，采用化学气相沉积法在铜箔集流体表面合成单层石墨烯薄膜，以此石墨烯/铜作为阴极与作为阳极锂源的富锂材料或锂盐组装成电解池，并注入电解液后密封，再以较低的电流密度进行电沉积，经过合适的反应时间后拆解电解池，即得到镀有均匀薄层金属锂的锂基负极。

进一步，所述的石墨烯/铜合成步骤为：将铜箔裁成合适大小放入石英管中，在氩气、氢气混合氛围中用管式炉加热升温至1000℃左右，然后通入甲烷气进行石墨烯生长，经过30分钟左右后关闭甲烷气，开始降温，得到长有石墨烯薄膜的铜箔；所述的电沉积步骤为：在惰性气体手套箱中组装电解池，所述的电解液为含有1M LiPF6的质量比为1：1：1的EC/DMC/DEC混合液，封装在软包电池或者扣式电池中，然后进行恒流电镀。

所述的一种薄层金属锂基负极的制备方法，其富锂材料为金属锂片；所述的锂盐为LiCoO2（钴酸锂）。

所述的一种薄层金属锂基负极的制备方法，其金属锂片厚度不低于80μm，可以制备得到厚度达20μm的薄层金属锂负极。

所述的一种薄层金属锂基负极的制备方法，采用表面抛光的金属铜箔，铜箔的表面粗糙度低于200 nm。

所述的一种薄层金属锂基负极的制备方法，使用电流密度低于1 mA/cm2 的恒流电进行镀锂。

进一步，所述的电沉积电流密度为0.1-0.5 mA/cm2。

本发明的有益效果是：