[发明专利]金属锂负极及其制备方法、锂离子电池

权利要求书

1.一种金属锂负极，其特征在于，所述金属锂负极包括若干叠层贴合设置的锂金属复合片，所述锂金属复合片包括：金属集流体网、结合在所述金属集流体网至少一表面的导电碳材料层，以及沉积在所述导电碳材料层表面的锂金属层；以若干叠层贴合设置的所述锂金属复合片形成的侧表面作为负极工作表面；所述侧表面为所述锂金属复合片的叠层排列平面。

2.如权利要求1所述的金属锂负极，其特征在于，所述金属锂负极包括3~25层/mm叠层贴合设置的锂金属复合片，即，每毫米厚度的所述金属锂负极包括3~25层所述锂金属复合片。

3.如权利要求1或2所述的金属锂负极，其特征在于，所述导电碳材料层的厚度为0.3~3μm。

4.如权利要求1或2所述的金属锂负极，其特征在于，所述锂金属层的面容量为0.2~10mAh/cm²。

5.如权利要求1或2所述的金属锂负极，其特征在于，所述锂金属复合片中，所述导电碳材料层与所述金属集流体网的质量比为1：（5~15）。

6.如权利要求1或2所述的金属锂负极，其特征在于，所述导电碳材料层包括：导电碳材料和粘结剂，其中，所述导电碳材料选自：炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的至少一种；所述粘结剂选自：聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、环氧树脂中的至少一种。

7.如权利要求5所述的金属锂负极，其特征在于，所述金属集流体网包括：铜、镍、钛中的至少一种金属。

8.如权利要求5所述的金属锂负极，其特征在于，所述金属集流体网的网孔长度和宽度分别独立地为0.5~2mm；所述金属集流体网的面密度为150~500g/m²。

9.如权利要求5所述的金属锂负极，其特征在于，所述金属集流体网的厚度为15~45μm。

10.如权利要求6所述的金属锂负极，其特征在于，所述导电碳材料层中，所述导电碳材料和所述粘结剂的质量比为（1~2）：（0.4~3.5）。

11.一种如权利要求1~10任一项所述的金属锂负极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取金属集流体网，将导电碳材料结合到所述金属集流体网的至少一表面，形成导电碳材料层；

在所述导电碳材料层表面沉积金属锂，形成锂金属层，得到锂金属复合片；

将若干所述锂金属复合片叠层贴合设置，得到金属锂负极；以若干叠层贴合设置的所述锂金属复合片形成的侧表面作为负极工作表面；所述侧表面为所述锂金属复合片的叠层排列平面。

12.如权利要求11所述的金属锂负极的制备方法，其特征在于，将导电碳材料结合到所述金属集流体网表面的步骤包括：对所述金属集流体网进行化学修饰处理后，将所述导电碳材料与粘结剂的混合浆料沉积在所述金属集流体网的至少一表面，干燥形成所述导电碳材料层。

13.如权利要求11所述的金属锂负极的制备方法，其特征在于，在所述导电碳材料层表面沉积金属锂的步骤包括：在水氧含量0.5ppm的惰性气氛下，将所述导电碳材料层和所述金属集流体网的复合层与金属锂组装成半电池，在电流驱动下，在所述导电碳材料层的表面沉积金属锂，形成所述锂金属层。

14.如权利要求11所述的金属锂负极的制备方法，其特征在于，所述叠层贴合设置的步骤包括：将若干所述锂金属复合片叠层贴合后进行辊压处理，使若干所述锂金属复合片固定，形成所述金属锂负极。

15.如权利要求12所述的金属锂负极的制备方法，其特征在于，所述化学修饰处理的步骤包括：采用碱性溶液对所述金属集流体网进行处理。