负极集流体及其制备方法、具备其的负极极片、锂二次电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115842133A(43)申请公布日2023.03.24(21)申请号202111655217.2(22)申请日2021.12.30(71)申请人宁德时代新能源科技股份有限公司地址352100福建省宁德市蕉城区漳湾镇新港路2号(72)发明人张楠楠刘成勇薛文文何晓宁黄显胡波兵(74)专利代理机构北京尚诚知识产权代理有限公司11322专利代理师杨琦沈央(51)Int.Cl.H01M4/66(2006.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书20页附图4页(54)发明名称负极集流体及其制备方法、具备其的负极极片、锂二次电池(57)摘要本申请提供一种负极集流体及其制备方法、具备其的负极极片、以及锂二次电池、电池模块、电池包和用电装置。本申请的负极集流体依次具备：集流体基底、亲锂镀层、和金属有机框架阵列层，其中，在所述集流体基底上设置有所述亲锂镀层，并且，在所述亲锂镀层表面原位生长有所述金属有机框架阵列层，所述金属有机框架阵列层具有纳米孔道结构。通过本申请的负极集流体能够诱导锂的均匀沉积，抑制锂枝晶生长，提高锂二次电池的电化学性能。CN115842133ACN115842133A权利要求书1/1页1.一种负极集流体，其特征在于，所述负极集流体依次具备：集流体基底、亲锂镀层、和金属有机框架阵列层，其中，在所述集流体基底上设置有所述亲锂镀层，并且，在所述亲锂镀层表面原位生长有所述金属有机框架阵列层，所述金属有机框架阵列层具有纳米孔道结构。2.根据权利要求1所述的负极集流体，其特征在于，所述金属有机框架阵列层由金属离子配位中心和有机配体组成，所述金属离子配位中心为锌离子Zn2+、锡离子Sn2+或镁离子Mg2+中的一种以上，所述有机配体为选自2‑甲基咪唑、烟酸、异烟酸、对苯二甲酸、2，5‑二羟基对苯二甲酸、2，5‑二羟基对苯二甲酸二甲酯、1，2，4‑三唑、草酸盐中的一种以上。3.根据权利要求1或2所述的负极集流体，其特征在于，金属有机框架阵列层的厚度为200nm～8μm。4.根据权利要求1或2所述的负极集流体，其特征在于，所述亲锂镀层的厚度为50～500nm。5.根据权利要求1或2所述的负极集流体，其特征在于，所述集流体基底为金属或者非金属，所述金属为选自Cu、Al、Fe、Ni、Ti和不锈钢中的一种以上，所述非金属为选自石墨烯和碳纤维中的一种以上。6.一种权利要求1～5中任一项所述的负极集流体的制备方法，其特征在于，包括：通过磁控溅射法在铜箔基底上沉积亲锂镀层，并且，靶材为选自Zn单质、Sn单质和Mg单质中的一种以上；以及，通过湿法化学法在亲锂镀层表面进行具有纳米孔道结构的金属有机框架阵列层的原位生长。7.根据权利要求6所述的负极集流体的制备方法，其特征在于，进行原位生长的反应时间为5～36h，反应温度为25～120℃。8.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片具备权利要求1～5中任一项所述的负极集流体。9.一种锂二次电池，其特征在于，所述锂二次电池包括权利要求8所述的负极极片。10.一种电池模块，其特征在于，所述电池模块包括权利要求9所述的锂二次电池。11.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括权利要求10所述的电池模块。12.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括选自权利要求9所述的锂二次电池、权利要求10所述的电池模块和权利要求11所述的电池包中的至少一种。2CN115842133A说明书1/20页负极集流体及其制备方法、具备其的负极极片、锂二次电池技术领域[0001]本申请涉及电池领域，尤其涉及一种负极集流体及其制备方法、具备其的负极极片、以及锂二次电池、电池模块、电池包和用电装置。背景技术[0002]随着人们对可再生能源的强烈需求和对新能源汽车要求的不断提高，使用传统石墨负极的锂二次电池已不足以应对日趋增长的社会要求，因此，开发具有高能量密度、安全可靠的大规模储能体系显得尤为重要。锂金属由于具有高的理论比容量(3680mAhg‑1)和最低的还原电位(‑3.04Vvs.SHE)，被认为是开发新一代高比能电池的理想负极材料。[0003]然而，锂金属负极所面临的枝晶生长、不可逆锂损失及体积改变等问题，很大程度上限制了锂二次电池的实际应用。锂负极由于其高化学活性易与电解液反应在表面自发生成不稳定的SEI膜，在反复的锂沉积/析出过程中，化学不均匀且结构不稳定的SEI膜将会被破坏，导致界面上Li+通量分布不均，从而触发树枝状锂枝晶生成，此外，在锂析出过程中，锂枝晶容易从根部断裂并转化为“死锂”，导致电池库伦效率降低，容量严重衰减，更甚者，持续生长的锂枝晶还会刺穿隔膜造成电池短路并引发热失控等安全问题。因此，设计无枝晶、高稳定的锂负极对于开发高性能锂二次电