[实用新型]一种锂金属电池

说明书

本实用新型公开了锂金属电池，涉及锂离子电池技术领域。该锂金属电池，包括：正极集流体、正极材料层、电解质层、负极材料层和负极集流体；所述正极材料层和所述负极材料层分别位于所述电解质层的两侧，所述正极集流体与所述正极材料层连接，所述负极集流体与所述负极材料层连接；其中，所述负极材料层包括：离子膜、容纳在所述离子膜内的金属锂和包覆所述金属锂的液态金属。本实用新型实施例中的锂金属电池其负极采用由液态金属包覆金属锂的结构，从而起到抑制锂晶枝的生长的作用，利用离子膜包覆液态金属及金属锂，保证液态金属包覆结构的稳定性和可靠性，从而保障金属锂电池的可靠性、安全性和使用寿命。

技术领域

本实用新型属于锂离子电池领域，尤其涉及一种锂金属电池。

背景技术

电动汽车和电网的迅速发展对电池系统提出了更高的要求。传统的电极材料需要进行革新。金属锂具有理论比容量高(3860mAh/g)、标准电极电势低(-3.040V)、轻质(0.534g/cm3)、导电性好等优势，是构建下一代高能量密度锂离子电池的理想候选负极材料。但是，电解液的腐蚀、不均匀的锂沉积、大的体积膨胀效应和不稳定的固态电解质界面(SEI)会造成金属锂负极在工作过程中的不稳定性，进而导致其循环寿命降低。

金属锂的高反应活性是造成金属锂负极不稳定性的主要原因之一。在金属锂电池中，金属锂一直处于液态电解液中。从热力学上讲，金属锂与所有的有机溶剂不能稳定共存。由于金属锂的高反应活性，液态电解液对金属锂的腐蚀是不可避免的。这种腐蚀不仅会导致电解液和活性锂的不断消耗，也会导致不稳定界面和锂枝晶的加剧生长，这大大降低了金属锂电池的稳定性和循环寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的一个目的是提出一种锂金属电池,以解决现有技术中金属锂电池的稳定性和可靠性较低的问题。

在一些说明性实施例中，所述锂金属电池，包括：正极集流体、正极材料层、电解质层、负极材料层和负极集流体；所述正极材料层和所述负极材料层分别位于所述电解质层的两侧，所述正极集流体与所述正极材料层连接，所述负极集流体与所述负极材料层连接；其中，所述负极材料层包括：离子膜、容纳在所述离子膜内的金属锂和包覆所述金属锂的液态金属。

在一些可选地实施例中，所述负极材料层为第一负极材料层，所述负极集流体为第一负极集流体，所述电解质层为第一电解质层。

在一些可选地实施例中，所述锂金属电池，还包括：第二负极材料层、第二负极集流体和第二电解质层；所述第二负极材料层设于所述正极材料层远离所述第一负极材料层一侧，所述第二电解质层设于所述正极材料层与所述第二负极材料层之间，所述第二负极集流体与所述第二负极材料层连接。

在一些可选地实施例中，所述金属锂为锂粉或锂箔片。

在一些可选地实施例中，所述锂箔片的厚度为1μm-100μm。

在一些可选地实施例中，所述锂粉的粒径范围在0.05μm-20μm。

在一些可选地实施例中，所述电解质层选用固态电解质或液态电解质。

在一些可选地实施例中，所述液态金属选用室温液态金属。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优势：

本实用新型实施例中的锂金属电池其负极采用由液态金属包覆金属锂的结构，从而起到抑制锂晶枝的生长的作用，利用离子膜包覆液态金属及金属锂，保证液态金属包覆结构的稳定性和可靠性，从而保障金属锂电池的可靠性、安全性和使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例中锂金属电池的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中锂金属电池的负极材料层的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中锂金属电池的结构示意图。

具体实施方式