[发明专利]一种具有曲面锂片负极的锂金属电池

说明书

本发明涉及一种具有曲面锂片负极的锂金属电池，包括电池壳体，电池壳体内设有隔膜，隔膜两端分别连接于电池壳体中部，隔膜与电池壳体一端之间设有第一容腔，隔膜与电池壳体另一端之间设有第二容腔，第一容腔内设有电极片，电极片抵接于电池壳体一端，第二容腔内设有电池负极，电池负极两端分别抵接于隔膜与电池壳体另一端，电池负极由曲面锂片制成，第一容腔和第二容腔内均填充有电解液，电极片和电池负极分别浸润于电解液。曲面锂片延展了电池负极SEI膜的面积，有效减少了枝晶生长，SEI膜不易破裂。能够始终保持电解液浸润，增强了电化学反应动力学，增加了锂离子迁移路径，有利于维持锂金属电池的电池容量和循环效率，延长了使用寿命。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种具有曲面锂片负极的锂金属电池。

背景技术

消费电子领域、新能源汽车领域、储能领域对锂电池的容量、寿命及安全性提出了越来越高的要求，具有高容量、长寿命兼具高安全性的锂电池的需求及其迫切。

目前，金属锂由于其高理论比容量(3860mAh/g)、所有金属中最负的电负性，被认为是锂二次电池的最优解决方案。因此，锂金属电池已广泛应用于各个领域。

然而，现有技术的锂金属电池存在以下技术问题：容易出现锂金属粉化或枝晶，进而造成锂电池低的库伦效率及电池容量减少，降低了循环效率和使用寿命。

因此，目前迫切需要开发出一种能够抑制锂枝晶、防止负极锂金属粉化、提升锂电池循环稳定性的锂金属电池。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种具有曲面锂片负极的锂金属电池，能够抑制锂枝晶生长，防止负极锂金属粉化，提升锂电池循环稳定性，延长使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有曲面锂片负极的锂金属电池，包括电池壳体，电池壳体内设有隔膜，隔膜两端分别连接于电池壳体中部，隔膜与电池壳体一端之间设有第一容腔，隔膜与电池壳体另一端之间设有第二容腔，第一容腔内设有电极片，电极片抵接于电池壳体一端，第二容腔内设有电池负极，电池负极两端分别抵接于隔膜与电池壳体另一端，电池负极由曲面锂片制成，第一容腔和第二容腔内均填充有电解液，电极片和电池负极分别浸润于电解液。

进一步，电池负极上设有弹性装置，弹性装置两端分别抵接于电池负极和电池壳体另一端。

进一步，弹性装置为弹片。

进一步，弹片与电池负极之间设有垫片，垫片两端分别抵接于弹片和电池负极。

进一步，电极片由曲面锂片制成。

进一步，曲面锂片包括若干凹陷部，凹陷部的高度小于10mm。

进一步，曲面锂片的制备方法为，对平面锂片采用压印、辊压方式进行曲面构造制成。

进一步，曲面锂片的制备方法包括以下步骤，

制备所需曲面锂片形状的曲面模具；

将聚丙烯薄膜和曲面模具依次铺于平面锂片表面，并用夹具夹紧曲面模具、聚丙烯薄膜和平面锂片；

用加压装置压制于曲面模具，使平面锂片形成与曲面模具相同的曲面；

取出曲面模具和聚丙烯薄膜，得到所需曲面锂片。

进一步，曲面模具采用3D打印方法制造。

进一步，曲面模具的3D打印包括以下步骤，

使用建模软件对所需曲面锂片进行建模得到曲面模型；

使用切片软件对曲面模型进行切片得到多个切片图片；

对多个切片图片逐层打印，获得曲面模具。