[发明专利]锂膏及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种锂膏及制备方法和应用。本发明的锂膏包含质量分数为20％～70％的金属锂‑骨架碳复合物微粒、质量分数为20％～70％的溶剂、质量分数为2％～50％的钝化剂、质量分数为5％～60％的粘结剂、0％～30％的导电剂。锂膏暴露在空气中不发热、不自燃，可用于涂布，解决了活性金属锂‑骨架碳复合物微粒安全保存、使用和运输的问题。将这种锂膏应用于电池中时，一方面，锂膏中的钝化剂作为负极人工保护层，有效的抑制电解液和金属锂之间持续的界面反应；另一方面，采用锂膏涂布制备的电极具有多维的电子和离子的导通的路径，可以有效缓解电极循环过程中的体积变化，延长电池的循环寿命。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及锂膏及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池作为一种二次电池广泛应用在3C、新能源汽车等领域。但随着人们对设备续航能力要求的不断提高，现有锂离子电池的能量密度(200Wh/kg～300Wh/kg)无法满足更高能量密度的需求，因此，人们对高比容量电极材料产生了极大兴趣。

金属锂因具有密度低(0.534g/cm³)、最高的理论容量(3860mAh/g)和最低的电化学势(-3.04V versus标准氢电极)一直是研究的热点。目前，金属锂主要用于负极补锂、锂硫电池和全固态电池。其中，理想的负极补锂方式是将锂粉与负极活性物质一起进行匀浆涂布，这样可以保证补锂的一致性，但金属锂作为第一主族元素，化学性质活泼，尤其是以大比表面积，即以粉状形态存在时，活性极高，很容易与空气中的水和氧气发生剧烈反应，金属锂粉极高的反应活性大大限制了其使用范围。锂粉制备和使用过程中，一般都要求在氩气气氛保护的手套箱中进行，而且锂粉的保存和运输都需要氩气保护并密封。

另外，金属锂用于锂硫电池和全固态电池时，随着循环的进行，电极均发生体积变化，主要原因是金属锂电极沉积过程中形成了金属锂枝晶，枝晶断裂堆积形成“死锂”，最终导致电极膨胀粉化。

鉴于以上不足，确有必要提供一种稳定、安全、且可减少枝晶生长的金属锂产品。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供安全稳定、可批量化生产的锂膏。锂膏制作简便，操作安全，便于运输和保存；另外，使用锂膏作为负极活性物质可以缓解负极膨胀和减少锂枝晶生长，提高电极的循环稳定性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的一个方面提供一种锂膏，所述锂膏包含质量分数为20％～70％的金属锂-骨架碳复合物微粒、质量分数为20％～70％的溶剂、质量分数为2％～50％的钝化剂、质量分数为5％～60％的粘结剂、0％～30％的导电剂。

优选地，所述锂膏包含质量分数为20％-50％的金属锂-骨架碳复合物微粒、质量分数为20％-50％的溶剂、质量分数为2％-30％的钝化剂、质量分数为5％-35％的粘结剂、质量分数为2％-20％的导电剂。

在一些实施方式中，在25℃温度下，锂膏的粘度为3000mPa·s～100000mPa·s。

在一些实施方式中，所述金属锂-骨架碳复合物微粒包括多孔骨架碳载体和至少分布于多孔骨架碳载体的孔隙中的金属锂，所述多孔骨架碳载体具有平均孔径为10-100nm的孔隙，并且所述金属锂-骨架碳复合物微粒的平均直径为1μm～50μm。

在一些实施方式中，所述骨架碳载体的材料包括碳纳米管微球、多孔碳微球、炭黑微球、石墨烯微球、碳纤维微球、乙炔黑微球、碳气凝胶微球中的任意一种或两种以上的组合。

在一些实施方式中，所述溶剂包括C5-C20烷烃类、C5-C10环烷烃类、C5-C10醚类、苯类和C2-C15饱和杂环类溶剂，优选的溶剂包括对二甲苯、乙腈、四氢呋喃、碳酸二甲酯、二氧戊环、正己烷、环己烷。