[实用新型]金属锂复合负极材料及锂电池结构

说明书

本实用新型涉及锂离子电池领域，具体为提供一种金属锂复合负极材料及锂电池结构。本实用新型所提供的金属锂复合负极材料以碳纳米管薄膜为电镀基底，先电镀一定厚度的金属镀层，以提升材料的电子导电率；再将金属锂颗粒分布在非锂金属镀层‑碳纳米管复合体的中空内部和/或非锂金属镀层‑碳纳米管复合薄膜中非锂金属镀层‑碳纳米管复合体之间的空隙，以构成三维网络骨架结构。结合碳纳米管的高强度与中空结构、非锂金属镀层的高导电性的优点，用于支撑金属锂活性材料的快速脱嵌，从而提高其循环稳定性。

【技术领域】

本实用新型涉及锂离子电池领域，特别涉及一种金属锂复合负极材料及锂电池结构。

【背景技术】

传统锂离子充电电池一般采用的是有机电解液，近几年，开发高能量密度含锂负极的电池是研究热点。金属锂具有重量轻、能量密度高的优点，但是，金属锂负极的商业化应用受到以下限制：巨大的体积膨胀及锂枝晶生长问题，因此，金属锂负极的循环及安全性能有待改善。

从实用的角度来看，对于金属锂负极来说，由于其没有主体，体积变化大。这就意味着在极端的循环过程中，当锂全部迁移到正极时，可能会出现负极完全没有锂的情况，电池的结构稳定性差，对其循环稳定性能是巨大的挑战。

另一方面，枝晶生长对金属锂电池的影响巨大。尤其是在大电池中，其电流密度不均匀带来的锂离子不均匀沉积的问题尤其突出。对于一个实用化的软包电池，负极电流很容易达到几百毫安，如果负极表面不均匀，在某些位置形成极大的局部电流，将会带来严重的枝晶生长。枝晶会带来负极的粉化，进而造成电池干液直至电池寿命结束。从根本上理解金属锂枝晶的形核和沉积行为对于早日实现金属锂电池的安全性意义重大。

【实用新型内容】

为克服现有锂离子电池的安全性的问题，本实用新型提供了一种金属锂复合负极材料及锂电池结构。

本实用新型为解决上述技术问题，提供一技术方案如下：一种金属锂复合负极材料，其包括非锂金属镀层-碳纳米管复合体及分布在非锂金属镀层-碳纳米管复合体的中空内部和/或非锂金属镀层-碳纳米管复合体之间空隙的金属锂颗粒，所述非锂金属镀层-碳纳米管复合体构成一三维网络骨架结构；其中，所述非锂金属镀层-碳纳米管复合体包括碳纳米管及形成在碳纳米管外表面和/或碳纳米管之间的空隙的非锂金属镀层。

优选地，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管和/ 或多壁碳纳米管。

优选地，所述碳纳米管的外径为10-200nm，所述碳纳米管的内径为2-100nm，所述碳纳米管的长度为0.1-20μm。

优选地，所述非锂金属镀层的材质包括铜、镍、锡中的一种或几种。

优选地，所述非锂金属镀层的厚度为0.1-4μm。

优选地，所述金属锂颗粒的直径为 5nm-600nm。

优选地，所述金属锂颗粒与所述金属锂复合负极材料的质量之比为1:(20-100)。

优选地，所述金属锂复合负极材料为薄膜状，所述金属锂复合负极材料的厚度为0.1-20μm。

本实用新型为解决上述技术问题，提供又一技术方案如下：一种锂电池结构，其包括如上所述金属锂复合负极材料作为锂电池结构的负极结构的薄膜层。

优选地，所述负极结构还包括负极集流体层，所述金属锂复合负极材料形成于所述负极集流体层之上。

与现有技术相比，本实用新型所提供的所述金属锂复合负极材料及锂电池结构具有如下的有益效果：