[发明专利]一种固态金属锂电池阳极及其制备方法和应用

说明书

本发明关于一种固态金属锂电池阳极的制备方法，其包括以下步骤：将石墨烯，分散剂，导电填料，溶剂与粘接剂混合，分散，得到石墨烯胶液；将石墨烯胶液均匀涂布在铜箔表面；将锂片覆盖在石墨烯胶液的界面上，形成铜箔层，石墨烯胶液层，锂金属片的三层复合结构；将得到的三层复合结构烘干。本发明还提供由上述制备方法制得的固态金属锂电池阳极及其应用。本发明发挥了石墨烯高比较面积，高导电性的优势，在锂金属片表面及铜箔表面形成连续的导电网络和粘接面积，与一般活性炭或其它导电介质相比，该方法导电性明显提高，可充分地改善锂金属片与铜箔的接触电阻。

技术领域

本发明涉及一种固态金属锂电池阳极及其制备方法和应用，属于锂电池技术领域。

背景技术

固态金属锂电池是新一代锂电池的发展方向，由于其能量密度高，安全性好的特性，被认为是锂电池的终极发展形态(见图1)，如图1所示，该固态金属锂电池主要包括阳极集流体(铝箔)10、阴极(活性物质)20、固体电解质30、阳极(锂金属)40及阳极的集流体(铜箔)50。

但固态金属锂电池存在着接触阻抗高等问题，极大限制了其的产业化应用。

对于接触电阻问题，目前固态金属锂电池阳极电流采集采用三种方式，第一，阳极集流体与锂金属片之间靠压力接触在一起，扣式电池主要采取此方式。第二，锂金属片与镍带首端以接触及缠绕的方式结合在一起，镍带尾端引出电池封装外，实现镍带的电流传导。第三，锂金属片与阳极集流体之间通过导电胶或其它导电介质粘接在一起。后两种方式主要在软包和方形电池之间体现。三种方式不同程度上存在着接触电阻大，工艺复杂，电池密封性差，电池性能差等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于，提供一种固态金属锂电池阳极及其制备方法和应用，以通过涂布石墨烯胶液，降低锂金属片与铜箔之间的接触电阻，提升电导率及粘接性，从而更加适于实用。

为了达到上述的目的，本发明提出了一种固态金属锂电池阳极的制备方法，其包括以下步骤：

1)将石墨烯，分散剂，导电填料，溶剂与粘接剂混合，分散，得到石墨烯胶液；

2)将石墨烯胶液均匀涂布在铜箔表面；

3)将锂片覆盖在石墨烯胶液的界面上，形成铜箔层，石墨烯胶液层，锂金属片的三层复合结构；

4)将得到的三层复合结构烘干。

进一步地，其中所述石墨烯的层数为2-9层，片径为0.3-19μm。

进一步地，其中所述分散剂为聚乙烯醇，聚乙烯醇衍生物，乙基纤维素，十二烷基苯磺酸钠，胆酸钠，芘衍生物，磺化聚苯胺，羧甲基纤维素钠，木质素磺酸钠，马来酰亚胺，二烯丙基胺，聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸中的一种或几种。

进一步地，其中步骤1)中，所述导电填料为硬碳类碳材料，石墨类碳材料，软碳类碳材料，金属类纳米线或纳米颗粒中的一种或几种；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述的粘结剂为聚偏氟乙烯，其分子量为10万-150万。

进一步地，其中步骤1)中，按重量百分比计，所述石墨烯胶液包括以下组分：石墨烯0.2％-9.8％，分散剂0.2％-9％，导电填料0.2％-29％，粘结剂0.2％-19％，余量为溶剂。

进一步地，其中步骤2)中，将所述石墨烯胶液按5-10mg/cm²的标准均匀涂布在铜箔表面；所述铜箔的厚度为6-49μm，铜箔为压延或电解铜箔。

进一步地，其中步骤4)中，将得到的三层复合结构于真空烤箱中施加0.2Mpa-2.9Mpa，以51℃-149℃的温度烘烤0.2-59min，以得到烘干的产物；所述产物中的石墨烯胶液的厚度为0.2-49μm，锂片的厚度为0.2-99μm。