[发明专利]一种锂电池复合金属锂型负极片及其制造工艺

说明书

本发明公开了一种锂电池复合金属锂型负极片及其制造工艺，一种锂电池复合金属锂型负极片，包括导流层、集流体、中间物质层和金属锂层，其中，金属锂层附着在中间物质层上，集流体在中间物质层下，导流层附着在集流体的底面上；中间物质层按照质量份数由75～90份活性物质、5～20份导电剂和5～10份粘结剂，活性物质为多孔结构炭材质材料或可吸附炭材质材料；本发明的锂电池的负极片金属锂含量多、与活性物质之间结合力高、金属锂分布均匀，并通过物锂辊压的方法实现；极片厚度薄，其厚度为150um以内，同时保持了锂电池负极片的电学性能，综合性能极佳。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体为一种锂电池复合金属锂型负极片及其制造工艺。

背景技术

相比于目前商业应用于锂离子电池中的石墨负极，锂金属负极锂论上可以提供更多的容量(3860mAh/g，石墨负极；370mAh/g)，锂金属负极有望在下一代便携式电子设备以及电动汽车等领域实现较大的应用。以金属锂为负极的锂硫电池和锂空电池逐渐受到研究人的关注，成为近年来学术和产业界研究的热点。

但是，锂金属负极的研究还存在许多问题，其中最重要的一个便是枝晶的生长。枝晶是由于锂离子负极多次沉积/析出过程中，负极出现的树枝状的锂沉积物。枝晶生长会带来两个方面的问题；(1)枝晶会刺穿隔膜导致电池短路，正负极内部的短路电流在电池内部生热，造成电池系统热失控，进而引发电池着火甚至爆炸等一系列安全问题；(2)枝晶会增加电解液与金属锂的副反应，消耗锂活性物质，降低电池利用率。脱离集流体的锂枝晶即为死锂，死锂的出现会减少可利用的活性物质，降低电池的效率和循环寿命。同时传统锂电池负极片的厚度为200mm左右，厚度较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂电池复合金属锂型负极片及其制造工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂电池复合金属锂型负极片，包括导流层、集流体、中间物质层和金属锂层，其中，金属锂层附着在中间物质层上，集流体在中间物质层下，导流层附着在集流体的底面上；中间物质层按照质量份数由75～90份活性物质、5～20份导电剂和5～10份粘结剂，活性物质为多孔结构炭材质材料或可吸附炭材质材料。

一种锂电池复合金属锂型负极片的制造工艺，具体按照以下步骤进行；

一、采用真空镀铝工艺将集流体的底面镀上6～10um厚的铝基膜,待铝基膜在-3～2℃静置24H后通过等离子体化学气相沉积法在铝基膜的表面生长0.5～2um厚度的碳纳米管层；铝基膜与碳纳米管层相结合形成导流层；利用与真空镀铝膜紧密贴合的碳纳米管层具有的离子/分子不通透性以及碳纳米管的高强高导电性，可以有效阻止阳极极化产生的Al3+和电解液中的阴离子、溶剂分子等配位络合，显著提高负极片的抗电化学腐蚀性，而且采用真空镀铝膜的方式其含铝层更均匀，表面更平整。

二、按照质量份数将75～90份活性物质、5～10份导电剂和5～10份粘结剂混合，放入有机溶剂中，持续搅拌12u～24h，形成中间物质层浆料；

三、采用涂覆烘干一体机将步骤一得到的中间物质层浆料涂覆到集流体的表面，控制涂覆厚度为50～150um，在温度为80～120℃条件下烘干表面，再控制温度为80～120℃真空干燥12～24h，然后进行辊压，将中间物质层压至厚度为30～100um，得到涂覆中间物质层的集流体基片；

四、将锂锭进行辊压，压制得到厚度为5～30um的锂带；

五、将步骤三得到的锂带压制在步骤三得到集流体基片的中间物质层一侧，进行辊压，得到一种锂电池负极片。