[发明专利]一种锂负极及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种锂负极及其制备方法和应用。本发明第一方面提供了一种锂负极，包括金属锂层和依次层叠设置在所述金属锂层表面的N层保护层，所述保护层的层数集合记为S＝{1,…,N‑1,N}，N≥1，第一层保护层指向第N层保护层的方向为逐渐远离所述金属锂层的方向；其中，至少第N层保护层中包括流平剂。本发明提供的锂负极，通过在远离金属锂层最外层的保护层中添加流平剂，使得该保护层的厚度均匀分布，不会出现破裂的问题，从而可有效保护金属锂层，提高锂离子电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及一种锂负极及其制备方法和应用，涉及锂离子电池技术领域。

背景技术

近年来，随着人类能源需求的急剧增长以及化石燃料污染问题的日益加剧，人们越来越需要开发一些新型能源及相关设备器件来缓解或者解决这些问题。锂离子电池自上世纪90年代诞生以来，由于其具有循环寿命长、单体电压高、无记忆效应以及环境友好等优点，已被广泛应用于手机、笔记本电脑及数码相机等电子产品中。锂离子电池主要由电解液、隔膜、正极以及负极组成，其中最常用的负极活性材料为石墨。石墨的理论比容量为372mAh/g，目前实际比容量可以达到360mAh/g左右，已接近理论极限。因而迫切需要开发高比容量的负极活性物质，其中，金属锂是已知金属中质量最轻、标准电极电位(-3.04V)最负的金属，同时理论比容量高达3860mAh/g，是石墨理论比容量的10倍多，具有相当诱人的前景。

但当使用金属锂作为主要负极活性材料时，由于金属锂的反应活性较高，容易与电解液反应生成一层SEI膜，然而这层SEI膜并不稳定，会在循环过程中破裂，破裂处暴露的活性锂又会重新与电解液反应，从而导致大量金属锂消耗，锂离子电池的容量急剧衰减，循环性能变差。

为了保护金属锂负极，可以在金属锂表面涂布聚合物保护层，该保护层可起到人工SEI膜的作用，诱导锂离子沉积在保护层下方，防止金属锂与电解液发生反应。然而，该方法也存在如下缺陷：由于金属锂反应活性高，需将聚合物溶解在非极性或极性低的溶剂中进行涂覆，而涂覆时(尤其是涂覆厚度较薄时)，由于表面张力的原因，涂覆层与金属锂层表面的润湿性较差，在干燥时容易出现厚薄不一、鱼眼、甚至漏出基底等现象。厚薄不一的保护层会使得极片表面电流分布不均，不利于锂离子的均匀沉积，容易诱发锂枝晶，使得锂离子电池的循环性能变差。

因此，研发新型锂负极改善锂离子电池的循环性能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种锂负极及其制备方法，用于解决现有的保护层无法有效保护金属锂的问题。

本发明第一方面提供了一种锂负极，包括金属锂层和依次层叠设置在所述金属锂层表面的N层保护层，所述保护层的层数集合记为S＝{1,…,N-1,N}，N≥1，第一层保护层指向第N层保护层的方向为逐渐远离所述金属锂层的方向；

其中，至少第N层保护层中包括流平剂。