电池负极及其制备方法和应用.pdf

(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CN111613771A(43)申请公布日2020.09.01(21)申请号202010607076.6H01M4/1391(2010.01)(22)申请日2020.06.29H01M4/1393(2010.01)H01M4/1395(2010.01)(71)申请人蜂巢能源科技有限公司H01M10/052(2010.01)地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人秦士林蔡挺威赵晓宁郑晓醒马忠龙(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人肖阳(51)Int.Cl.H01M4/131(2010.01)H01M4/133(2010.01)H01M4/134(2010.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称电池负极及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种电池负极及其制备方法和应用，其中所述电池负极包括：负极基体和涂层，所述负极基体包括碳基材料、硅基材料和硅氧基材料中的至少之一，所述涂层设在所述负极基体的至少一部分表面上，并且所述涂层包括金属锂、快离子导体和粘结剂。由此，装载该电池负极的锂电池具有优异的首效、能量密度和循环寿命。CN111613771ACN111613771A权利要求书1/1页1.一种电池负极，其特征在于，包括：负极基体，所述负极基体包括碳基材料、硅基材料和硅氧基材料中的至少之一；涂层，所述涂层设在所述负极基体的至少一部分表面上，并且所述涂层包括金属锂、快离子导体和粘结剂。2.根据权利要求1所述的电池负极，其特征在于，所述金属锂、所述快离子导体和所述粘结剂的质量比为(1～80)：(1～80)：(1～10)。3.根据权利要求1或2所述的电池负极，其特征在于，所述金属锂的粒径为5～100微米，优选地，所述金属锂的外表面具有保护层，所述保护层包括碳酸锂、氟化锂、碘化锂、氧化锂、氢氧化锂和有机锂盐中的至少之一。4.根据权利要求1所述的电池负极，其特征在于，所述快离子导体包括氧化物电解质和陶瓷中的至少之一，优选氧化物电解质。5.根据权利要求4所述的电池负极，其特征在于，所述氧化物电解质包括LLZO、LLZTO和LATP中的至少之一。6.根据权利要求1所述的电池负极，其特征在于，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素和聚酰亚胺中的至少之一。7.一种制备权利要求1-6中任一项所述的电池负极的方法，其特征在于，包括：将金属锂、快离子导体、粘结剂和溶剂混合，以便得到混合溶液；将所述混合溶液施加在负极基体的表面上且干燥辊压，以便在所述负极基体表面形成所述涂层。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述混合溶液的质量浓度为1～10％；任选地，所述溶剂包括正己烷、甲苯、二甲苯、碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯中的至少之一。9.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池具有权利要求1-6中任一项所述的电池负极或采用权利要求7或8所述的方法制备得到的电池负极。10.一种车辆，其特征在于，所述车辆具有权利要求9所述的锂电池。2CN111613771A说明书1/7页电池负极及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于锂电池领域，具体涉及一种电池负极及其制备方法和应用。背景技术[0002]随着新能源汽车的快速发展，对车用动力电池能量密度以及安全性能的要求不断提升。预计到2025年，动力电池能量密度将达到500Wh/kg以上。随着对动力电池能量密度需求的不断提升，现有石墨负极材料的克容量以及压实密度已经到了极限值，硅碳材料由于具有优异的克容量和压实密度，因此将硅碳材料作为负极材料使用将是未来一段时间的热点。然而，硅碳材料的首次充放电效率低、膨胀比大、长时间循环带来的材料粉化问题、以及与相关电解液、胶的匹配问题始终困扰着相关的科研人员。[0003]现有研究表明，可以通过补锂和预锂化技术改善硅碳负极的首效和循环性能。目前的补锂技术中，以锂粉及超薄锂带补锂为主要研究趋势，但是超薄锂带的制备过程中，对工艺和设备要求较高，需要高精度的辊压机设备及一些特定的保护膜、润滑油进行辅助。锂粉补锂为了防止质量较轻的锂粉分散，多采用湿法补锂，将锂粉与溶剂和粘结剂提前分散好，然后采用刮涂、滴涂或凹版印刷等方式分散于负极片上，但目前所公开的湿法补锂技术均未提及预锂后锂枝晶的控制问题，因为负极表面提前铺上一层锂粉进行预锂，充放电过程中极易导致析锂及锂枝晶的产生，这种预锂方式虽然在首效上有一定的提高，但也会因为析锂及锂枝晶的快速生长而导致循环寿命受损。[0004]因此，现有的电池负极有待改进。发明内容[0005]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的