[发明专利]负极极片及金属锂电池

说明书

本申请公开了一种负极极片及金属锂电池，所述负极极片包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面的多孔结构层；其中，所述多孔结构层的电子电导率沿远离所述集流体的方向逐步降低。本申请通过采用电子电导率沿远离集流体方向逐步降低的多孔结构层，使得锂离子能够优先在靠近集流体的多孔结构层中沉积，从而实现引导锂离子沉积的目的，避免了锂离子沉积不均匀带来的锂枝晶的生成，提高金属锂电池的能量密度和循环寿命。

技术领域

本申请一般涉及电池技术领域，具体涉及一种负极极片及金属锂电池。

背景技术

与传统电极相比，金属锂负极具有较高的理论比容量和较低的电化学电位，能显著提高现有电池体系的质量能量密度。然而现有的金属锂负极在充放电循环时，由于锂离子在金属锂表面的不均匀沉积，使得容易形成锂枝晶，导致电池短路引发电池安全问题；此外，金属锂的高电化学反应活性使其容易与电解液反应生成SEI(固态电解质界面)膜，而电池循环中金属锂负极的体积变化，会导致负极表面生成的SEI膜破裂而暴露出新鲜的金属锂表面，进而与电解液进一步反应，消耗活性锂，影响金属锂电池的循环寿命。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请期望提供一种负极极片及金属锂电池。

作为本申请的第一方面，本申请提供一种负极极片。

作为优选，所述负极极片包括：

集流体和设置于所述集流体至少一个表面的多孔结构层；

其中，所述多孔结构层的电子电导率沿远离所述集流体的方向逐步降低。

作为优选，所述多孔结构层由n层亚层堆叠构成，各所述亚层具有微孔且各所述亚层内部的电子电导率均匀分布；其中，n为2～10的整数；优选地，n为2～3的整数。

作为优选，各所述亚层由具有不同电子电导率的不同多孔材料所形成；或，

各所述亚层由具有不同氧化程度或还原程度的同一多孔材料所形成；或，

各所述亚层由多种具有不同电子电导率的多孔材料复合所形成，其中，通过改变所述多孔材料中高电子电导率组分和低电子电导率组分的质量比，以使所述亚层之间具有不同的电子电导率分布。

作为优选，所述多孔材料选自碳基材料、硅基材料、高分子聚合物、金属纳米线材料和具有孔结构的金属材料中的至少一种；

其中，所述碳基材料选自石墨烯、多孔碳、碳纳米管和碳纤维中的至少一种；所述硅基材料选自硅、硅纳米线、二氧化硅和氧化亚硅中的至少一种；所述金属纳米线材料选自铜纳米线、银纳米线和金纳米线中的至少一种；所述具有孔结构的金属材料选自铜、铝和镍中的至少一种。

作为优选，所述亚层的厚度为100nm～50μm，所述多孔结构层的厚度≤100μm。

作为优选，不同所述亚层的微孔的孔径相同或不同，所述微孔的孔径≤500μm。

作为优选，在所述多孔结构层中填充有金属锂，所述金属锂为单质锂和/或锂粉。

作为优选，在所述多孔结构层中还填充有亲锂材料，所述亲锂材料选自LiNO₃，氧化锌，铜纳米颗粒，硅纳米颗粒中的至少一种。

作为优选，所述集流体选自铜箔，钛箔，镍箔，铁箔或锡箔。

作为本申请的第二方面，本申请提供一种金属锂电池。

作为优选，所述金属锂电池包括如第一方面所述的负极极片。

本申请的有益效果：