一种无负极锂金属电池负极集流体及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115064700A(43)申请公布日2022.09.16(21)申请号202210551948.0(22)申请日2022.05.18(71)申请人蜂巢能源科技股份有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人马勇郑军华胡涛胡鹏飞周经纬其他发明人请求不公开姓名(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659专利代理师徐浩(51)Int.Cl.H01M4/64(2006.01)H01M4/66(2006.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种无负极锂金属电池负极集流体及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种无负极锂金属电池负极集流体及其制备方法和应用，所述负极集流体包括铜箔和铜箔表面原位生成的纳米氧化亚铜，本发明所述无负极锂金属电池负极集流体为铜箔上原位生长亲锂纳米Cu2O，纳米Cu2O能显著降低锂金属的成核能垒，降低成核过电位，同时反应生成的Li2O也表现出亲锂性，还可增强SEI膜，调节锂离子流分布，因而可以较好地促进均匀沉积，抑制枝晶生长。CN115064700ACN115064700A权利要求书1/1页1.一种无负极锂金属电池负极集流体，其特征在于，所述负极集流体包括铜箔和铜箔表面原位生成的纳米氧化亚铜。2.如权利要求1所述的无负极锂金属电池负极集流体，其特征在于，所述铜箔的厚度为6～10μm。3.如权利要求1所述的无负极锂金属电池负极集流体，其特征在于，所述纳米氧化亚铜包括纳米氧化亚铜纳米线、纳米氧化亚铜纳米纤维或纳米氧化亚铜纳米颗粒中的任意一种或至少两种的组合，优选为纳米氧化亚铜纳米线；优选地，所述纳米氧化亚铜纳米线的长度为8～12μm；优选地，所述纳米氧化亚铜纳米线的直径为100～200nm。4.一种如权利要求1‑3任一项所述无负极锂金属电池负极集流体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)在二电极体系中，进行阳极氧化处理在铜箔表面原位生成Cu(OH)2；(2)对原位生成Cu(OH)2的铜箔进行退火处理，得到所述无负极锂金属电池负极集流体。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述二电极体系的电解槽中包括铜箔、铂片和电解液；优选地，所述铜箔为工作电极；优选地，所述铂片为对电极和参比电极；优选地，所述电解液包括碱性溶液；优选地，所述碱性溶液包括氢氧化钾溶液和/或氢氧化钠溶液；优选地，所述碱性溶液的摩尔浓度为2～4mol/L。6.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述阳极氧化处理的电流密度为10～50mAcm‑2；优选地，阳极氧化处理的时间为500～1000s。7.如权利要求4‑6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述退火处理的气氛为惰性气氛；优选地，所述惰性气氛的气体包括氩气和/或氮气。8.如权利要求4‑7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述退火处理的温度为250～400℃；优选地，所述退火处理的升温速度为2～5℃/min。9.如权利要求4‑8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述退火处理的时间为0.5～1.5h。10.一种锂金属电池，其特征在于，所述锂金属电池包含如权利要求1‑3任一项所述无负极锂金属电池负极集流体。2CN115064700A说明书1/6页一种无负极锂金属电池负极集流体及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于锂金属电池技术领域，涉及一种无负极锂金属电池负极集流体及其制备方法和应用。背景技术[0002]随着社会的发展和进步，对能源的需求量和能源存储设备都提出了新的挑战。锂离子电池的能量密度已经不能满足人们生产和生活的需要，因此需要寻求具有更高能量密度的电池技术。传统锂离子电池中的石墨负极的理论比容量只有372mAh/g，而锂金属负极的理论比容量高达3860mAh/g，此外，锂金属还具有较低的密度(0.59g/cm3)和较低的电化学电势(‑3.04Vvs.标准氢电势)。因此锂金属电池被认为是最有希望替代锂离子电池的新型电池技术。[0003]为了实现更高能量密度的锂金属电池，适当的负极与正极容量比(N/P<3)、低电解液量与容量比(E/C<10μl/mAh)和具有高质量负载的正极(>4mAh/cm2)被认为是必要条件。在这方面，在电池最初组装时不含锂金属的无负极锂金属电池代表了锂金属电池领域的最先进技术之一。在电池的首次充电过程中，来自正极的锂被沉积在负极集流体上。然而由于商用铜箔的疏锂性质，铜和锂之间的相互作用很弱，这将导致不均匀的锂沉积。不可控的锂沉积会形成枝晶，恶化性能，并导致安全隐患。已经提出了多种策略来调节集流体上可逆的锂沉积/剥落，包括开发