[发明专利]一种锂离子电池的柔性负极与制备方法及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池的柔性负极与制备方法及锂离子电池，柔性负极包括碳系导电薄膜与柔性导电基底，碳系导电薄膜制备于柔性导电基底上，碳系导电薄膜的厚度为10nm～1μm，碳系导电薄膜为纯碳膜，碳系导电薄膜包括导电炭黑、石墨类、碳纳米管、C60，或者其不同比例的混合物。该柔性导电基底上制备的碳系导电薄膜适用于多种形式的锂离子电池，具有普遍适用性，且电化学稳定性高，从而使电池的安全性得以显著提升；大大降低了电池的质量，同时使锂电池更加便携。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的柔性负极与制备方法及锂离子电池，属于可充放的高比能二次电池技术领域。

背景技术

锂离子电池作为当代最重要的储能系统之一，已经发展了50多年，今年问鼎了诺贝尔化学奖。原来经常发生爆炸等事故，现在已经很好地应用于各种电子器件，传统的锂离子电池已经走入了每个人的生活。随着我国经济的快速发展，对电池新材料的需求不断增加，再加上手机、笔记本电脑、平板电脑、电子手表和各种智能化便携电子设备对新型、高效、环保电池的强劲需求，世界上电池新材料不断涌现。锂离子电池作为未来发展方向，将更趋近于安全稳定，轻便便携，电极材料是锂离子电池中的核心关键材料，因此，电极材料要求具有安全稳定，轻便便携、成本低廉且高适用性等特性。

目前已经市场化了的锂离子电池的负极材料包括锡基材料、锂基材料、钛酸锂、碳纳米材料、石墨烯材料等产品，但是其化学性质不稳定，存在一些安全隐患，容易发生爆炸，造成人员和财产损失，能量密度低，所以不轻质便携，不利于其在可穿戴或者是便携式电子设备上使用，并且生产工艺相对复杂，提高了成本，降低了可重复性，并且其适用性较低，一般适合使用在固态纽扣式锂离子电池当中。碳系导电材料具有良好的导电性、化学稳定性、密度小、价格低廉等特点，采用物理方法可以快捷有效地使其沉积在柔性导电基底上，获得超薄碳基负极薄膜材料，是一种很好的锂离子电池的电极材料。但是现有碳材料制作的锂离子电池容量小，且电池内部缺陷较多，不利于其工业化生产。

发明内容

本发明目的是针对解决上述的技术现状，而提供一种可控性强、适合柔性集流体、低成本低能耗的稳定且轻质的柔性负极与制备方法及锂离子电池。

本发明技术方案如下：

一种锂离子电池的柔性负极，包括碳系导电薄膜与柔性导电基底，碳系导电薄膜制备于柔性导电基底上，碳系导电薄膜的厚度为10nm～1μm，碳系导电薄膜为纯碳膜。

在其中一实施例中，所述的碳系导电薄膜的材质为导电炭黑、石墨类、碳纳米管、C60中的一种或多种。

在其中一实施例中，所述的柔性导电基底的材质为铜箔、铝箔、柔性导电玻璃、PET或PEN。

在其中一实施例中，所述的碳系导电薄膜由碳系负极材料通过旋涂法、刮涂法或真空蒸镀法制备于柔性导电基底上。

一种锂离子电池，为按照金属锂、电解液、隔膜、电解液、碳系导电薄膜电极的顺序组装而成的固态纽扣锂离子电池，或者按照锂箔、电解液、隔膜、电解液、碳系导电薄膜电极的顺序组装而成的柔性锂离子电池，或者按照锂箔、锂磷氧氮化物电解质、碳系导电薄膜电极的顺序组装而成超薄锂离子电池，其中，所述的碳系导电薄膜电极为如上所述的柔性负极。

一种锂离子电池柔性负极的制备方法，柔性负极包括碳系导电薄膜与柔性导电基底，碳系导电薄膜的厚度为10nm～1μm，碳系导电薄膜为纯碳膜，所述方法包括将碳系导电薄膜制备于柔性导电基底上。

在其中一实施例中，所述的碳系导电薄膜由碳系负极材料通过旋涂法制备于柔性导电基底上。

在其中一实施例中，所述的碳系导电薄膜由碳系负极材料通过刮涂法制备于柔性导电基底上。

在其中一实施例中，所述的碳系导电薄膜由碳系负极材料通过真空蒸镀法制备于柔性导电基底上。