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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113036079A(43)申请公布日2021.06.25(21)申请号202110312619.6H01M10/052(2010.01)(22)申请日2021.03.24(71)申请人蜂巢能源科技(无锡)有限公司地址214100江苏省无锡市锡山经济开发区东部园大成路1066号(72)发明人李瑞杰王磊黄海强周龙捷陈少杰(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659代理人王岩(51)Int.Cl.H01M4/13(2010.01)H01M4/139(2010.01)H01M4/04(2006.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种固态电池用负极及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种固态电池用负极及其制备方法和应用。所述负极包括层叠设置的集流体和储锂层,所述储锂层包括储锂空间层和包覆于储锂空间层的表面的聚合物电解质层,所述储锂空间层包括电子导体骨架、位于电子导体骨架空隙处的亲锂位点和填充于电子导体骨架空隙处的电解液。本发明在负极集流体表面构建用于沉积锂的储锂空间,通过亲锂位点诱导锂在预期位置沉积、储存,进而预防由于锂枝晶无序生长而造成的电池短路,并且通过包覆的聚合物电解质层,能够将沉积出的锂与固态电解质层隔离,进而避免了因为锂的沉积、剥离造成的体积变化对固态电解质层造成的机械损坏。CN113036079ACN113036079A权利要求书1/2页1.一种固态电池用负极,其特征在于,所述负极包括层叠设置的集流体和储锂层,所述储锂层包括储锂空间层和包覆于储锂空间层的表面的聚合物电解质层,所述储锂空间层包括电子导体骨架、位于电子导体骨架空隙处的亲锂位点和填充于电子导体骨架空隙处的电解液。2.根据权利要求1所述的固态电池用负极,其特征在于,所述电解液包括有机物和锂盐;所述有机物包括碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或1,3‑二氧戊环中的任意一种或至少两种的组合;优选地,所述锂盐包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiTFSI或LFSI中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的固态电池用负极,其特征在于,所述聚合物电解质层的厚度为3~20μm。4.根据权利要求1‑3任一项所述的固态电池用负极,其特征在于,所述聚合物电解质层中的聚合物电解质包括聚合物和锂盐;优选地,所述聚合物包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯或聚氧化乙烯及其共聚物中的任意一种或至少两种的组合;优选地,所述锂盐包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiTFSI或LFSI中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1‑4任一项所述的固态电池用负极,其特征在于,所述集流体的材质包括铜、镍或不锈钢中的任意一种或至少两种的组合;优选地,所述储锂空间层的厚度为20~50μm。6.根据权利要求1‑5任一项所述的固态电池用负极,其特征在于,所述电子导体骨架包括导电碳和粘结剂;优选地,所述导电碳的团聚粒径小于等于100nm;优选地,所述导电碳包括导电炭黑、科琴黑、碳纳米管或碳纤维中的任意一种或至少两种的组合;优选地,所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚四氟乙烯中的任意一种或至少两种的组合;优选地,所述亲锂位点的亲锂性物质包括ZnO、SnO2、Ag、CuO、MnO2、Co3O4或ZnS中的任意一种或至少两种的组合;优选地,所述亲锂性物质的团聚粒径小于等于500nm,优选为小于等于200nm;优选地,所述储锂层中,导电碳的质量占比为50~90%;优选地,所述储锂层中,粘结剂的质量占比为5~30%;优选地,所述储锂层中,亲锂性物质的质量占比为5~20%。7.根据权利要求1‑6任一项所述的固态电池用负极的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:将电子导体骨架的浆料、亲锂性物质和第一溶剂混合,得到分散液,将分散液涂覆于集流体表面,然后将电解液注入电子导体骨架的空隙处,得到具有储锂空间层的集流体,然后将聚合物电解质层包覆于储锂空间层的表面,得到所述固态电池用负极。2CN113036079A权利要求书2/2页8.根据权利要求7所述的固态电池用负极的制备方法,其特征在于,所述电子导体骨架的浆料的制备方法包括:将导电碳、粘结剂和第二溶剂混合,得到所述电子导体骨架的浆料;优选地,所述第一溶剂和第二溶剂各自独立地包括N‑甲基吡咯烷酮和/或乙醇;优选地,所述聚合物电解质层的制备方法包括:将聚合物、锂盐和溶剂混合,涂覆于平板上,烘干,得到聚合物电解质层;优选地,所述溶剂包括乙腈、环己酮、正庚烷、正己烷、N‑甲基吡咯烷酮、N‑N二甲基甲酰胺或丙