[发明专利]负极集流体及其制备方法、负极极片，以及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种负极集流体，包括多孔金属基材和掺入在所述多孔金属基材中的含锂材料，所述含锂材料均匀负载在所述多孔金属基材的孔隙中，所述含锂材料能够在锂离子电池循环过程中从所述孔隙中脱出。本发明还公开了一种负极极片，包括所述的负极集流体和所述负极集流体表面的负极活材料层，所述负极材料层包括负极活性物质。本发明还公开了一种所述负极集流体的制备方法和一种锂离子电池。

技术领域

本发明涉及电化学电池领域，特别是涉及一种负极集流体及其制备方法、负极极片，以及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，自其商业化以来在消费电子类产品有着广泛的应用。目前，锂离子电池在新能源汽车市场、电网储能及户用储能市场等也有着稳步的增长，同时在国家政策的影响下，锂离子电池在高能量密度方面有着更高的要求。

对于如何提高锂离子电池的能量密度，目前主要的发展方向及思路集中于研究具有高比容量的正负极材料，如正极材料采用高镍三元、富锂锰基、硫、氧气等，而负极材料采用硅基、锡基、金属锂等。在锂离子电池中，更改材料体系实现工业化，还需要较长的时间验证。

在锂离子电池制造工艺方面，锂离子电池化成阶段的首次充电，主体正极材料中大约5％～20％的锂离子会消耗，用于形成固态电解质膜(SEI)，以致首次不可逆容量损失，因而电池能量密度降低。而预锂化技术可补充锂离子电池首次消耗的锂离子，用以提高电池能量密度。

常规的预锂化是通过在负极浆料中加入锂金属粉或者在铜箔、极片表面涂覆一层金属锂，前者在浆料混合过程中，金属锂粉分散困难，并且特别对于硅碳负极材料，锂离子在脱嵌过程中造成负极材料的体积变化很大，影响负极材料的性能。后者涂覆厚度和均匀性难以控制，涂覆厚度和锂掺入量难以达到平衡。两种方法均容易因锂分布不均匀造成锂的沉积，对电池性能甚至安全性产生影响。

发明内容

基于此，有必要针对锂在负极中分布不均匀、掺入量不易控制的问题，提供一种负极集流体及其制备方法、负极极片，以及锂离子电池。

一种负极集流体，包括多孔金属基材和掺入在所述多孔金属基材中的含锂材料，所述含锂材料均匀负载在所述多孔金属基材的孔隙中，所述含锂材料能够在锂离子电池循环过程中补充化成消耗的锂离子。

在其中一个实施例中，所述孔隙的孔径和所述含锂材料的粒径的比值为10:1～1:1。

在其中一个实施例中，所述孔隙的孔径为20nm～5μm。

在其中一个实施例中，所述多孔金属基材包括多孔铜片、多孔金片、多孔银片及多孔镍片中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述多孔金属基材的孔隙率为5％～50％。

在其中一个实施例中，所述含锂材料选自金属锂、锂基合金及锂碳复合材料中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述锂碳复合材料包括金属锂颗粒以及包覆在所述金属锂颗粒表面的导电碳层。

在其中一个实施例中，所述负极集流体的厚度为10μm～30μm。

一种负极极片，包括所述的负极集流体和所述负极集流体表面的负极活材料层，所述负极材料层包括负极活性物质。

一种锂离子电池，包括所述的负极极片、正极极片和电解质，所述电解质设置在所述正极极片和所述负极极片之间。

在其中一个实施例中，所述正极极片包括正极活性材料，所述负极集流体中的所述含锂材料的质量为所述正极活性材料的质量的0.1％～1％。

一种所述的负极集流体的制备方法，包括以下步骤：

提供所述多孔金属基材；

提供锂源，所述锂源用于提供所述含锂材料；