[发明专利]一种负极极片、其制备方法和在固态电池中的应用

说明书

本发明公开了一种负极极片、其制备方法和在固态电池中的应用。所述方法包括：将负极极片浸入酯类溶液中浸泡，得到含有碳酸酯类有机层的负极极片，所述酯类溶液包括碳酸亚乙烯酯，所述负极极片包括金属锂。针对现有技术中，碳酸酯材料在电化学诱导下会与金属锂发生反应形成损耗，导致金属锂表面依然存在一定程度的沉积现象的问题。本发明所述成膜添加剂为不饱和碳化物添加剂(碳酸亚乙烯酯)，所述碳酸亚乙烯酯由于具有比碳酸酯类溶剂更低的还原电位，因此，其更容易被还原，在酯类溶剂中加入少量的碳酸亚乙烯酯可以对碳酸酯保护层起到更好的保护作用，优先于碳酸酯保护层被还原，形成完整的碳酸酯保护层。

技术领域

本发明属于固态电池技术领域，具体涉及一种负极极片、其制备方法和在固态电池中的应用。

背景技术

由于电动汽车和电网存储方面对储能系统的要求不断提高，使得高容量电池的需求日益迫切，而金属锂具有比石墨高大约十倍的理论容量，具有十分广阔的应用前景，但自上世纪70年代锂金属负极首次报道以来，表面副反应多和SEI膜不稳定等问题极大限制了金属锂的应用，使得金属锂负极始终没有得到产业化的应用。近年来，固态电解质由于不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题，被认为是能有效解决金属锂应用问题的有效手段。

但固态电解质同样存在诸多实际应用问题，比如将金属锂应用于全固态体系时，金属锂表面依然存在一定程度的沉积现象，这对电池的整体性能产生了一定的不利影响。因此，如何保护金属锂负极同样是固态电解质电池所要解决的技术问题。

目前，在锂金属表面添加保护层是常规的保护金属锂负极的方法，研究证实，在金属锂负极表面施加碳酸酯保护层对提高电池首次效率等整体性能具有有益效果；申请人在之前的研究中发现在固态电池中，即使是以保护层形式存在的碳酸酯材料在电化学诱导下会与金属锂发生反应形成损耗，其机理如下：

因此，保护层会随着使用时间的推移而慢慢损耗，使得电池的容量保持率下降；同时，由于保护层的分解反应会伴随大量的不可逆气体产生，对电池整体性能也产生不利影响。因此，如何保证碳酸酯保护膜的完整，是亟需解决的技术问题。

CN108417774A公开了一种具有预锂化效应的负极浆料合浆工艺及锂电池，在露点-40～-50℃的环境条件下，将负极活性物质和导电剂等干粉搅拌均匀，然后添加导电浆料和分两次加入NMP并对其进行捏合混匀，最后加入金属锂片和包括成膜添加剂的电解液对其进行分散预锂化。但是所述方法无法仅仅是解决在电解液环境下碳酸酯类溶剂的电化学消耗问题，并没有涉及如何有效解决金属锂表面沉积的问题。

因此，如何保护金属锂负极中碳酸酯保护膜的完整性，是目前固态电解质电池亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中，碳酸酯材料在电化学诱导下会与金属锂发生反应形成损耗，导致金属锂应用于全固态体系时，金属锂表面依然存在一定程度的沉积现象的问题。本发明的目的在于提供一种负极极片、其制备方法和在固态电池中的应用。本发明在酯类溶剂中加入少量的碳酸亚乙烯酯，可以对碳酸酯保护层起到更好的保护作用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种负极极片的制备方法，所述方法包括：将负极极片浸入酯类溶液中浸泡，得到含有碳酸酯类有机层的负极极片，所述酯类溶液包括碳酸亚乙烯酯，所述负极极片包括金属锂。

本发明所述成膜添加剂为不饱和碳化物添加剂(碳酸亚乙烯酯)，所述碳酸亚乙烯酯由于具有比碳酸酯类溶剂更低的还原电位，因此，其更容易被还原，在酯类溶剂中加入少量的碳酸亚乙烯酯可以对碳酸酯保护层起到更好的保护作用，优先于碳酸酯保护层被还原，形成完整的SEI膜。

优选地，所述负极极片为金属锂片或涂覆有石墨层的金属锂片，优选为涂覆有石墨层的金属锂片。