[发明专利]一种抑制锂枝晶生长的高镁含量锂-镁合金/铜复合箔负极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抑制锂枝晶生长的高镁含量锂‑镁合金/铜复合箔负极及其制备方法；所述负极由锂‑镁合金箔和铜箔复合轧制而成，所述锂‑镁合金箔中镁的质量百分比为40％‑50％，锂的质量百分比为50％‑60％。本发明的锂‑镁合金/铜复合箔负极具有高镁含量，在锂‑镁合金箔中镁的质量百分比为40％‑50％，该合金配比范围内的锂‑镁合金/铜复合箔负极具有十分优异的抑制锂枝晶生长的能力，并且力学性能等其他性能也非常优异。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种抑制锂枝晶生长的高镁含量锂-镁合金/铜复合箔负极及其制备方法。

背景技术

锂金属电池是指采用金属锂作为负极的锂电池。与目前商用的石墨负极相比，金属锂的理论比容量更高、电位更负且密度更低，因此被称为锂电池负极的“圣杯”。然而金属锂的活性过高易与电解液反应产生体积膨胀，且在电池循环的过程金属锂的表面容易形成锂枝晶，从而对电池造成不可逆的影响。一方面，在锂电池循环的过程中，锂枝晶极易发展成“死锂”，从而严重影响锂电池的比容量。另一方面，当锂枝晶生长到一定程度时，刺穿隔膜从而导致锂电池的正负极相连，发生短路，从而造成热失控或爆炸等一系列的安全隐患。

有现有技术公开了将金属锂与金属镁合金化后再进行轧制，制备出锂-镁合金箔负极，具有抑制锂枝晶的生长的作用，有效地增加了锂金属电池的安全性。

例如，CN201710112557.8提供了一种可作为锂硫二次电池负极材料的高镁含量型锂镁合金(镁含量为15wt％-35wt％)，采用锂镁合金替代锂不仅能够保证负极在循环过程中的稳定,还能够抑制锂枝晶的产生，既克服了纯锂负极材料的不足，同时又改善了负极材料的可铸造加工性能。

但是，根据锂-镁相图可知，金属锂与金属镁在宽泛的成分范围内可以形成固溶体，并不是所有的锂镁固溶体都能够抑制锂枝晶生长，现有技术公开的锂镁合金抑制锂枝晶生长的能力有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制锂枝晶生长的高镁含量锂-镁合金/铜复合箔负极及其制备方法，该锂-镁合金/铜复合箔负极具有十分优异的抑制锂枝晶生长的能力。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：

本发明公开了一种抑制锂枝晶生长的高镁含量锂-镁合金/铜复合箔负极，所述负极由锂-镁合金箔和铜箔复合轧制而成，所述锂-镁合金箔中镁的质量百分比为40％-50％，锂的质量百分比为50％-60％。

作为优选的技术方案，所述锂-镁合金箔的厚度为100-120μm，所述铜箔的厚度为10-20μm，复合轧制后的复合箔厚度为100-120μm。

本发明还公开了一种抑制锂枝晶生长的高镁含量锂-镁合金/铜复合箔负极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属锂加热变为熔融状态；

(2)将合金元素金属镁加入至熔融的金属锂中，并且在保温状态下不断搅拌，然后冷却，得到锂-镁合金铸锭；

(3)打磨去除锂-镁合金铸锭表面的钝化层；

(4)在锂-镁合金铸锭两侧分别覆上一层离型膜，然后对锂-镁合金铸锭进行轧制，将锂-镁合金轧制成锂-镁合金箔；

(5)打磨锂-镁合金箔的一侧表面，并将此表面面向铜箔叠放在一起；

(6)在锂-镁合金/铜叠片的两侧分别覆上一层离型膜，然后对锂-镁合金/铜叠片进行轧制，将锂-镁合金/铜叠片轧制成锂-镁合金/铜复合箔；

以上步骤均在惰性气体保护中进行。

作为优选的技术方案，所述步骤(1)和步骤(2)中，加热熔融的容器为镍坩埚或不锈钢坩埚，加热温度为300-350℃。