【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及新能源材料，尤其涉及一種復合金屬鋰負極片及其制備方法和鋰電池。
技術介紹
1、鋰離子電池是一種高效、環保的化學電源，廣泛應用于移動通信、電動車、儲能等領域。
2、鋰離子電池由正極、負極、電解液和隔膜四部分組成，其中負極是電池中的重要組成部分，影響著電池的性能如能量密度、壽命和安全性。傳統的鋰離子電池負極材料主要是石墨，但石墨的比容量只有372mah/g，嚴重現限制了鋰離子電池的能量密度上限。相對來說，金屬鋰的克容量為3860mah/g，是石墨的10倍以上，且具有最低的電極電位，使得金屬鋰能夠作為電池的負極，與正極之間形成較大的電勢差，從而產生更高的電壓，因此在提升電池能量密度上具有絕對的優勢。然而，目前金屬鋰作為負極面臨著以下問題：(1)循環壽命短；(2)安全性低；(3)與液態電解液不兼容。
3、國內外研究表明，通過能源材料的功能化的設計及優化，有望實現金屬鋰的無枝晶生長，抑制體積形變，提高金屬鋰的利用效率。nat.commun.6,8058(2015、angew.chem.int.ed.56(2017)等報道了通過采用載體材料制備的負極，降低局部電流密度、調控鋰沉積的方法來抑制金屬鋰枝晶生長，提高了鋰金屬負極安全性和循環效率。然而，目前利用載體材料制備復合鋰負極的方法主要包括熱熔融方法和電化學沉積方法兩種。其中，熱熔融方法需要對載體材料表面進行修飾或改性，這限制了載體材料的選擇范圍，且高溫操作條件也增加了制備過程的安全風險；而電化學沉積方法是將載體材料與金屬鋰組裝成電池，施加電流使鋰沉積在
4、現有技術cn1690694a公開了將金屬鋰與聯苯類或稠環芳烴類化合物及含苯環的有機化合物和醚類化合物形成液態負極的方案，可以緩解界面接觸的問題，但是流動的液體作為負極，需要特殊的裝置或電芯設計，來維持一定的外形，使電池系統變復雜，成本增加，并不能得到廣泛應用。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種復合金屬鋰負極片及其制備方法和鋰電池，本專利技術提供的復合金屬鋰負極片，兼具高電子電導、離子電導和高均勻等特性，增強了鋰離子的遷移速率，提高了鋰沉積的均勻性，抑制了鋰枝晶的生長，提高了金屬鋰電池的循環穩定性。
2、為此，第一方面，本專利技術實施例提供了一種復合金屬鋰負極片包括：負極集流體和復合金屬鋰負極材料；
3、所述復合金屬鋰負極材料由金屬鋰溶液、導電材料、粘結劑、親鋰化合物的共混漿料干燥后得到；所述共混漿料涂覆于所述負極集流體上；
4、所述復合金屬鋰負極片中，通過所述親鋰化合物作為鋰元素成核位點，并通過所述親鋰化合物與金屬鋰溶液的結合產生協同作用形成均勻的負極材料，使鋰離子在充放電過程中均勻地嵌入和脫嵌，從而抑制復合金屬鋰負極材料表面鋰枝晶的形成。
5、優選的，所述金屬鋰溶液為金屬鋰、芳香族化合物和醚類有機溶劑的共混溶液；所述金屬鋰包括：金屬鋰帶、金屬鋰粉、金屬鋰片中一種或多種的組合；所述芳香族化合物包括：聯苯、聯苯的衍生物、萘、萘的衍生物、蒽或蒽的衍生物中的一種或多種的組合；所述醚類溶劑包括：乙醚、甲醚、乙二醇二甲醚、二丙醚、二異丙醚、乙基丁基醚、二丁醚、二戊醚、二異戊醚、二已醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1,3-二氧環戊烷、二甲氧基甲烷、環氧乙烷、環氧丙烷中任意一種或多種的組合；
6、所述導電材料包括：多壁碳納米管、單壁碳納米管、導電石墨、導電炭黑中任意一種或多種的組合；
7、所述粘結劑包括：聚四氟乙烯；
8、所述親鋰化合物包括：氧化銅(cuo)、納米氧化鋅(zno)、納米氧化鈮(nb2o5)、鈮酸鋰(linbo3)、鋅基金屬有機框架(zn-mofs)任意一種或多種的組合。
9、優選的，所述負極集流體為銅箔。
10、優選的，所述金屬鋰溶液中金屬鋰和芳香族化合物的質量比為3：7-5：5。
11、優選的，所述共混漿料中，金屬鋰溶液所占質量比為93％～96％，導電材料所占質量比為1.5％～2.5％、粘結劑所占質量比為1.5％～2.5％、親鋰化合物所占質量比為1％～2％。
12、第二方面，本專利技術實施例提供了一種上述第一方面所述的復合金屬鋰負極片的制備方法，所述制備方法包括：
13、將金屬鋰和芳香族化合物按照質量比在惰性環境下溶解于醚類有機溶劑中得到金屬鋰溶液；
14、在所述金屬鋰溶液中加入導電材料、粘結劑和親鋰化合物，高速分散后得到共混漿料；
15、將所述共混漿料在惰性環境下涂覆于負極集流體上，干燥后輥壓得到所述復合金屬鋰負極片。
16、優選的，所述金屬鋰和芳香族化合物的質量比為3：7-5：5；
17、所述共混漿料中，金屬鋰溶液所占質量比為93％～96％，導電材料所占質量比為1.5％～2.5％、粘結劑所占質量比為1.5％～2.5％、親鋰化合物所占質量比為1％～2％；
18、所述共混漿料的粘度為1500～3500mpa·s，固含量為45％～50％；
19、所述負極集流體為銅箔，厚度為6～12μm；
20、所述共混漿料在所述負極集流體上的涂覆面密度為88～108g/m2，涂覆厚度為130～150μm；
21、所述干燥的溫度為85～110℃，所述干燥的時間為0.5～2h；
22、所述惰性環境為氮氣環境或氬氣環境。
23、優選的，所述高速分散的公轉轉速為10rpm-20rpm、自轉轉速為600rpm-1500rpm，分散時間為5-20min。
24、優選的，所述方法還包括：在所述共混漿料中加入芳香族化合物用以調整所述共混漿料的粘度。
25、第三方面，本專利技術實施例提供了一種鋰電池，包括：正極片、負極片、電解液和隔膜，所述負極片為第一方面所述的復合金屬鋰負極片。
26、本專利技術實施例提供的復合金屬鋰負極片，通過將金屬鋰、芳香族化合物與醚類溶劑形成金屬鋰溶液，再與導電劑和粘結劑和親鋰化合物混合形成含鋰復合物的負極共混漿料，涂覆在負極集流體上制得。本專利技術的復合金屬鋰負極具有更高的能量密度和容量，能夠滿足日益增長的需求。該復合金屬鋰負極片具有良好的電子電導和離子電導特性，能夠提高鋰離子的擴散遷移速率和電化學反應速率，同時，本專利技術中通過親鋰化合物作為鋰元素成核位點，并通過親鋰化合物與金屬鋰溶液的結合產生協同作用形成均勻的負極材料，使鋰離子在充放電過程中均勻地嵌入和脫嵌，從而抑制復合金屬鋰負極材料表面鋰枝晶的形成，提升電池的循環壽命，降低鋰金屬電池的安全風險。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種復合金屬鋰負極片，其特征在于，所述復合金屬鋰負極片包括：負極集流體和復合金屬鋰負極材料；
2.根據權利要求1所述的復合金屬鋰負極片，其特征在于，所述金屬鋰溶液為金屬鋰、芳香族化合物和醚類有機溶劑的共混溶液；所述金屬鋰包括：金屬鋰帶、金屬鋰粉、金屬鋰片中一種或多種的組合；所述芳香族化合物包括：聯苯、聯苯的衍生物、萘、萘的衍生物、蒽或蒽的衍生物中的一種或多種的組合；所述醚類溶劑包括：乙醚、甲醚、乙二醇二甲醚、二丙醚、二異丙醚、乙基丁基醚、二丁醚、二戊醚、二異戊醚、二已醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1,3-二氧環戊烷、二甲氧基甲烷、環氧乙烷、環氧丙烷中任意一種或多種的組合；
3.根據權利要求1所述的復合金屬鋰負極片，其特征在于，所述負極集流體為銅箔。
4.根據權利要求1所述的復合金屬鋰負極片，其特征在于，所述金屬鋰溶液中金屬鋰和芳香族化合物的質量比為3：7-5：5。
5.根據權利要求1所述的復合金屬鋰負極片，其特征在于，所述共混漿料中，金屬鋰溶液所占質量比為93％～96％，導電材料所占質量比為1.5％～2.5％、粘結劑所占質量比
6.一種上述權利要求1-5任一所述的復合金屬鋰負極片的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述金屬鋰和芳香族化合物的質量比為3：7-5：5；
8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述高速分散的公轉轉速為10rpm-20rpm、自轉轉速為600rpm-1500rpm，分散時間為5-20min。
9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述方法還包括：在所述共混漿料中加入芳香族化合物用以調整所述共混漿料的粘度。
10.一種鋰電池，包括：正極片、負極片、電解液和隔膜，其特征在于，所述負極片為上述權利要求1-5任一所述的復合金屬鋰負極片。
...【技術特征摘要】
1.一種復合金屬鋰負極片，其特征在于，所述復合金屬鋰負極片包括：負極集流體和復合金屬鋰負極材料；
2.根據權利要求1所述的復合金屬鋰負極片，其特征在于，所述金屬鋰溶液為金屬鋰、芳香族化合物和醚類有機溶劑的共混溶液；所述金屬鋰包括：金屬鋰帶、金屬鋰粉、金屬鋰片中一種或多種的組合；所述芳香族化合物包括：聯苯、聯苯的衍生物、萘、萘的衍生物、蒽或蒽的衍生物中的一種或多種的組合；所述醚類溶劑包括：乙醚、甲醚、乙二醇二甲醚、二丙醚、二異丙醚、乙基丁基醚、二丁醚、二戊醚、二異戊醚、二已醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1,3-二氧環戊烷、二甲氧基甲烷、環氧乙烷、環氧丙烷中任意一種或多種的組合；
3.根據權利要求1所述的復合金屬鋰負極片，其特征在于，所述負極集流體為銅箔。
4.根據權利要求1所述的復合金屬鋰負極片，其特征在于，所述金屬鋰溶液中金屬鋰和芳香族化合物的質量比為3：7-5：5。
5.根據權利要求1所述的復合...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張宇飛，楊偉，劉柏男，陸浩，羅飛，
申請(專利權)人：溧陽天目先導電池材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。