[发明专利]一种锂电池负极及其制备方法和电池

说明书

本发明提出了一种锂电池负极，由亲锂涂层和集流体组成，其中，亲锂涂层包括亲锂剂、锂层结合剂、导电剂、粘结剂；亲锂剂包括金属硫化物、金属氧化物、纳米Ni₄P₅、纳米金属；锂层结合剂为蒙脱石粉。本发明采用在集流体表面涂覆含有亲锂剂和锂层结合剂的亲锂涂层制作锂电池负极，通过亲锂剂和锂层结合剂的协同作用，解决了负极在充放电过程中容易形成死锂的技术问题，采用本发明的锂电池负极可有效提升电池的库伦效率和可逆容量。本发明还提供了该锂电池负极的制备方法和含有该负极的电池。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂电池负极及其制备方法和电池。

背景技术

在锂电池领域，如何提高锂电池的能量密度一直是研究热点。近年来新兴起了一种“无负极活性物质”锂电池技术，通过不使用负极活性物质，从而使电池能量密度得到了大幅提高。

该技术的原理为通过化成充电，将正极材料中的锂镀在负极集流体上。目前，锂电池负极集流体主要是铜箔，但是由于锂与铜的相融性不好，在铜箔上成核较难，沉积不均匀，且易剥落，在电池充放电过程中容易形成死锂。死锂的形成，将导致电池容量减小，库伦效率低，循环衰减加快，内阻增大，一致性差。

为了解决死锂的技术问题，研究人员做了大量工作。其中，在集流体上涂覆亲锂物质和对集流体进行表面处理，被证明是解决死锂问题的可行方法。

一种现有技术，通过在集流体上涂覆AgCl，抑制了树枝状锂的生成，使沉积的锂层更均匀，减少了死锂，提升了电池的可逆容量和循环性能。

另一种现有技术，通过对集流体进行机械冲击处理，使集流体表面形成有序的凹凸状结构，使锂层与集流体的结合更牢固，不易剥离，提升了电池库伦效率和容量。

然而，以上方法虽然在一定程度上抑制了死锂的生成，但改善效果有限，不能全面的解决死锂问题。其中，第一种现有技术只能抑制树枝状死锂的生成，不能解决锂层剥落产生的死锂；而第二种现有技术只能改善锂层剥落产生的死锂，不能解决树枝状死锂。

并且上述两种现有技术不能简单叠加。比如，先在集流体上涂覆亲锂物质后，再进行机械冲击处理，将导致亲锂物质破裂、掉落；先对集流体进行机械冲击处理后，再涂覆亲锂物质，将导致集流体表面结构被破坏，涂层不均匀。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种锂电池负极，通过在集流体表面涂覆含有亲锂剂和锂层结合剂的亲锂涂层，可以同时解决树枝状死锂和锂层剥落产生的死锂。采用本发明的锂电池负极可有效提升电池的库伦效率和可逆容量。

一方面，本发明提供了一种锂电池负极，包括集流体，以及附着在集流体表面的亲锂涂层，其中，亲锂涂层包括亲锂剂、锂层结合剂、导电剂和粘结剂；亲锂剂包括金属硫化物、金属氧化物、纳米Ni₄P₅和纳米金属；锂层结合剂为蒙脱石粉。

优选的，金属硫化物包括ZnS、MoS₂、GeS₂、In₂S₃和SnS₂中的一种或几种。

进一步优选的，金属氧化物包括TiO₂、ZnO、MoO₂、GeO₂、In₂O₃、SnO₂、Sb₂O₃和WO₃中的一种或几种。

进一步优选的，纳米金属为纳米钯、纳米银、纳米铂中的一种或几种。

进一步优选的，蒙脱石粉的D50粒径为0.5微米～1微米。

进一步优选的，导电剂为碳黑、乙炔黑、导电石墨和碳纳米管中的一种或几种。